Tendencias21

El agua marca la pauta de la actividad cerebral

Científicos de Ginebra (Suiza) han demostrado que los procesos cerebrales que se muestran en las imágenes por resonancia magnética se deben a la entrada masiva de agua en las neuronas al activarse éstas, y no a la afluencia de sangre, que se produce después. Además, el flujo de agua está acoplado con la actividad eléctrica cerebral.

El agua marca la pauta de la actividad cerebral

Para observar el cerebro en acción, los científicos y los médicos utilizan técnicas de imagen, entre las que la resonancia magnética funcional (fMRI) es la más conocida. Estas técnicas no se basan en observaciones directas de impulsos eléctricos de las neuronas activadas, sino en una de sus consecuencias.

De hecho, esta estimulación desencadena modificaciones fisiológicas en la región cerebral activada, cambios que se hacen visibles por imágenes. Hasta ahora, se creía que estas diferencias eran solamente debido a modificaciones de la afluencia de la sangre hacia las células.

Mediante el uso de imágenes por señales ópticas intrínsecas (IOS), investigadores de la Universidad de Ginebra (Unige, Suiza), han demostrado que, al contrario de lo que se pensaba, está involucrada otra variación fisiológica: las neuronas activadas se hinchan debido a la entrada masiva de agua.

Este descubrimiento proporciona evidencia de que un análisis mucho más fino del funcionamiento del cerebro -y de sus disfunciones- es posible. Los resultados se publican en Cell Reports.

Principalmente se utilizan dos tipos de técnicas de imagen cerebral para determinar qué áreas son estimuladas durante una actividad dada. Una de ellas es la resonancia magnética funcional, que refleja el cambio de nivel de oxígeno y las variaciones del flujo de sangre en las regiones excitados.

La localización de estas áreas se basa en un fenómeno denominado BOLD (Dependiente del Nivel Oxígeno en Sangre), relacionado con las propiedades magnéticas de la hemoglobina, que varían de acuerdo a su estado de oxigenación.

La otra técnica de formación de imágenes, denominada señales ópticas intrínsecas (IOS), detecta modificaciones de la refracción de la luz en las células cerebrales en acción, mediante el registro de una intensidad luminosa menor en las zonas activadas.

Este método se utiliza como una alternativa a la resonancia magnética funcional, en particular cuando un campo magnético puede interferir en el examen. Hasta ahora, los científicos pensaban que esta modificación del comportamiento de la luz también se debía a los cambios hemodinámicos (de la sangre).

Efecto inesperado

Alan Carleton, profesor del Departamento de Neurociencias Fundamentales de la Facultad de Medicina de la UniGe, utiliza imágenes IOS para observar el funcionamiento del bulbo olfatorio. «Obtenemos imágenes muy contrastadas en respuesta a un olor, porque miles de células sensoriales de la nariz que expresan el mismo receptor olfativo convergen en un volumen muy pequeño del cerebro».

«Nos sorprendió sin embargo observar que, si bien las señales son visibles inmediatamente después de la emisión del estímulo sensorial, el flujo de sangre no se altera hasta más de un segundo más tarde», explica el científico en la nota de prensa de la universidad, recogida por Newswise. La brecha temporal es suficientemente importante como para confirmar que, en contra de un consenso bien establecido, la señal detectada no tiene origen hemodinámico.

¿Cuál es el origen celular de las señales? En colaboración con el equipo de Iván Rodríguez, profesor del Departamento de Genética y Evolución de la Facultad de Ciencias de la UniGe, se estudió la actividad eléctrica de las distintas células implicadas en la respuesta a los olores. Esto se hizo con ratones modificados genéticamente, de modo que cada tipo de célula del bulbo olfatorio se volviera fluorescente cuando fuera estimulada.

«No se encontró ninguna señal relacionada con un cambio en la oxigenación de la hemoglobina. Sin embargo, se observó una señal emitida por las propias neuronas sensoriales, en respuesta a su propia actividad eléctrica», dice el investigador.

La señal del agua

¿Qué refleja esta señal? Los investigadores descubrieron que su origen es la entrada de agua en la neurona activa, a nivel de su axón, el «cable» a través del cual el impulso eléctrico se propaga hacia otra célula. Además, demostraron que la señal de imagen -el flujo de agua en los axones- se acopla directamente con la actividad eléctrica.

«Observamos un efecto mecánico e inmediato de activación de la neurona, en lugar de una modificación del flujo sanguíneo posterior», apunta Carleton. De este modo, se evitan las incertidumbres de la interpretación de las señales relacionadas con los flujos de sangre, que, al tener un cierto retraso y actúar de manera más global en la región cerebral estudiada, no reflejan con exactitud la zona activada.

Los movimientos de agua observados gracias a las imágenes IOS se pueden detectar también por resonancia magnética funcional.

Los científicos ginebrinos ofrecen por tanto la demostración del mecanismo celular que tiene lugar, lo que demuestra el potencial de este método. «Ambos tipos de técnica de imagen convergen: la observación de los movimientos del agua, en lugar de examinar la oxigenación de la sangre, mejora la localización de las neuronas activas y permite detectar patologías potenciales. El problema no radica en el hecho de observar una señal, sino en determinar su origen», concluye Rodríguez.

Referencia bibliográfica:

Roberto Vincis, Samuel Lagier, Dimitri Van De Ville, Ivan Rodriguez, Alan Carleton. Sensory-Evoked Intrinsic Imaging Signals in the Olfactory Bulb Are Independent of Neurovascular Coupling. Cell Reports (2015). DOI: 10.1016/j.celrep.2015.06.016

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Los microbios más antiguos forjaron nuestro sistema inmunológico 9 septiembre, 2024
    Los microbios que surgieron hace miles de millones de años pueden haber hecho que nuestro sistema inmunológico evolucionara hasta su capacidad actual: una investigación ha comprobado que dos de nuestras defensas más importantes contra los virus han persistido desde antes del surgimiento de la vida compleja en la Tierra. Se trata de dos proteínas que desempeñan […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los mosquitos aprovechan el infrarrojo para elegir a sus víctimas humanas 9 septiembre, 2024
    Los mosquitos usan la detección infrarroja en sus antenas para rastrear a sus presas, según un nuevo estudio. Los investigadores hallaron que los insectos usan un sentido desconocido hasta hoy, basado en la identificación de señales en el rango infrarrojo (IR) del espectro electromagnético, para ubicar el mejor sitio para picar: el sistema natural presenta […]
    Pablo Javier Piacente
  • Una misión científica pionera estudiará los rasgos genéticos únicos de los indígenas latinoamericanos 9 septiembre, 2024
    Este mes comienza una misión científica internacional a la selva amazónica que colocará a Latinoamérica en el foco del mapa genómico mundial. Coliderada por el científico español Manuel Corpas, visitará comunidades indígenas remotas con el objetivo de explorar sus adaptaciones genéticas únicas y comprender cómo se pueden traducir en medicina de precisión.
    Alejandro Sacristán
  • Google usa la IA para controlar los semáforos de 12 grandes ciudades 8 septiembre, 2024
    Google ha puesto en marcha, de forma experimental, un proyecto que optimiza el tráfico y reduce la contaminación en 12 grandes ciudades, regulando el encendido y apagado de los semáforos aplicando la Inteligencia Artificial.
    Redacción T21
  • Descubren una nueva conexión entre el corazón y el cerebro 7 septiembre, 2024
    Los científicos han descubierto una conexión notable entre el corazón y el cerebro humanos, revelando distintas ventanas de tiempo diseñadas para la acción y la percepción. Los investigadores hallaron que existen momentos singulares en el ciclo cardíaco donde el cerebro se prepara para procesar información sensorial y luego actuar en consecuencia.
    Pablo Javier Piacente
  • Rastros de la atmósfera primitiva de la Tierra pueden estar ocultos en la Luna 6 septiembre, 2024
    Un breve campo magnético lunar, que habría existido durante menos de 140 millones de años, podría arrojar luz sobre los inicios de nuestro planeta. Además, un nuevo análisis de cristales individuales, en rocas recolectadas durante las misiones Apolo, también plantea la posibilidad de que el suelo lunar pueda contener rastros de la atmósfera primitiva de […]
    Pablo Javier Piacente
  • Crean una solución que hace transparente la piel de organismos vivos 6 septiembre, 2024
    Los científicos volvieron transparente la piel de ratones vivos aplicando una mezcla de agua y un colorante alimentario amarillo común, llamado tartrazina. El proceso permitió la observación directa de vasos sanguíneos y órganos internos, abriendo interesantes y nuevos caminos de investigación. Los investigadores remarcaron que la solución es biocompatible y que el proceso puede revertirse.
    Pablo Javier Piacente
  • El calentamiento global está enterrando enormes cantidades de plata bajo los océanos 6 septiembre, 2024
    La cantidad de plata atrapada en sedimentos marinos frente a la costa de Vietnam ha aumentado considerablemente desde 1850, y lo mismo podría estar sucediendo en todos los océanos del mundo, según muestra un nuevo estudio. Esto coincide con el inicio de la Revolución Industrial, cuando la civilización humana comenzó a emitir gases de efecto […]
    Pablo Javier Piacente
  • Entonces, ¿qué película vio tu cerebro? 6 septiembre, 2024
    Una investigación ha descubierto que cada uno de espectadores que están en el cine ve una versión diferente de la misma película, siguiendo patrones cerebrales que se pueden predecir mediante sus movimientos oculares.
    Redacción T21
  • Crean el primer mapa global a colores y de alta resolución de Marte: más preciso 5 septiembre, 2024
    Utilizando imágenes de teledetección de la superficie marciana obtenidas por la misión Tianwen-1 de China, un equipo de especialistas ha logrado crear el primer mapa global a colores y de alta definición de Marte, que alcanza resoluciones espaciales superiores a 1 kilómetro. Se trata del mapa de mayor resolución del Planeta Rojo disponible hasta el […]
    Pablo Javier Piacente