Hoy en Revista Dosis

Una mala noche nos afecta al día siguiente de muchas maneras: olvidar las llaves, cometer errores en el trabajo o echar una cabezadita en el coche. Estudios previos han relacionado la falta de sueño con un mayor riesgo de depresión, obesidad, diabetes, ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares pero hasta ahora se sabía qué la falta de sueño modificaba nuestra capacidad cognitiva. Desde ahora ya sabemos por qué. Un trabajo que se publica en «Nature Medicine» es el primero en revelar cómo la falta de sueño interrumpe la capacidad de nuestras células cerebrales para comunicarse entre sí, lo que lleva a lapsos mentales temporales que afectan la memoria y la percepción visual.

«Hemos descubierto que privar a nuestro cuerpo del sueño necesario también limita la capacidad de las neuronas de funcionar correctamente», señala el autor principal, Itzhak Fried, de la Universidad de California-Los Ángeles (UCLA). «Esto explicaría de alguna manera el camino para los lapsos cognitivos que padecemos después de una ‘mala noche’ y afecta nuestra forma de percibir y reaccionar ante mundo que nos rodea».

Fried ha coordinado un equipo internacional que estudió 12 pacientes epilépticos. Todos ello tenían electrodos implantados en sus cerebros con el fin de identificar el origen de sus ataques epilépticos como paso previo a una cirugía. Debido a que la falta de sueño puede provocar convulsiones, los profesionales médicos hacen que estos pacientes permanezcan despiertos toda la noche para acelerar el comienzo de un episodio epiléptico y acortar así su estancia en el hospital.

Electrodos

Como parte del estudio, los investigadores solicitaron a los pacientes que clasificaran una serie de imágenes que les mostraban lo más rápido posible. Al mismo tiempo, los electrodos implantados registraron la activación de casi 1.500 células cerebrales individuales en todo el grupo en tiempo real. Los científicos se centraron en el lóbulo temporal, que regula la percepción visual y la memoria.

De esta forma vieron que llevar a cabo esta función se volvió más compleja a medida que los pacientes estaban más somnolientos. A medida que los pacientes disminuían la velocidad, sus células cerebrales también lo hacían. «Nos fascinó observar cómo la privación del sueño amortiguaba la actividad de las células cerebrales», afirma otro de los autores, Yuval Nir, de la Universidad de Tel-Aviv (Israel). «A diferencia de la reacción habitual, rápida, las neuronas respondían lentamente, se activaban más débilmente y sus transmisiones se prolongaban más de lo habitual».

Los investigadores vieron que la falta de sueño interfirió en la capacidad de las neuronas para codificar información y traducir la información visual al pensamiento consciente. El mismo fenómeno puede ocurrir cuando un conductor privado de sueño nota un paso peatonal frente a su automóvil. «El acto de ver al peatón se ralentiza en el cerebro cansado del conductor, -explicó Nir-. Su cerebro necesita una mayor cantidad de tiempo para registrar lo que está percibiendo».

Pero además, los investigadores descubrieron que las ondas cerebrales más lentas acompañaban a la inactiva actividad celular en las mismas regiones del cerebro de los pacientes. «Las ondas lentas de sueño interrumpieron la actividad cerebral de los pacientes y la realización de tareas -explica Fried-. Este fenómeno sugiere que las regiones seleccionadas de los cerebros de los pacientes estaban dormitando, causando lapsos mentales, mientras que el resto del cerebro estaba despierto y funcionando como de costumbre».

«La falta de sueño ejerce una influencia similar en nuestro cerebro a beber demasiado alcohol», señala Fried. «Sin embargo, no hay una manera médica de identificar a los conductores cansados en la carretera de la misma manera en que se detectan a los conductores ebrios».

Los investigadores se encuentran ahora analizando más profundamente beneficios del sueño. En el futuro pretenden desentrañar el mecanismo responsable de los fallos celulares que preceden a los lapsos mentales.

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Los científicos han sabido que las áreas del cerebro con funciones similares, incluso aquellas en diferentes hemisferios cerebrales, se conectan para compartir señales cuando el cuerpo descansa, pero no se conocía cómo ocurre esta “conectividad en estado de reposo”. Ahora, investigadores del Laboratorio de Neurofísica de la Universidad de California (UC) en San Diego, en Estados Unidos, pueden tener la respuesta.

Utilizando una forma avanzada de microscopía óptica diseñada por David Kleinfeld y Philbert Tsai, en el Departamento de Física de la UC San Diego, la estudiante de postdoctorado Celine Mateo y sus colegas analizaron pequeños cambios en el diámetro de los vasos sanguíneos cerebrales en toda la corteza de un ratón.

Sus hallazgos, publicados en la edición de este jueves de la revista ‘Neuron’, revelaron una cascada de interacciones que explica cómo los niveles de oxígeno se correlacionan a grandes distancias en el cerebro, como lo detectó la fMRI, la principal herramienta utilizada por neurocientíficos y psicólogos para estudiar la participación de diferentes áreas del cerebro en el comportamiento humano.

Los científicos consideran que sus resultados tienen un impacto inmediato en la salud humana y aplicaciones médicas, como por ejemplo el uso de métodos de imágenes de mayor resolución para estudiar las conexiones dentro del cerebro. “Un impacto de nuestros resultados es usar MRI y estudiar directamente las fluctuaciones en el diámetro de los vasos sanguíneos en el cerebro”, dice Kleinfeld, profesor en las divisiones de Ciencias Biológicas y Ciencias Físicas.

LOS VASOS SANGUÍNEOS AYUDAN AL EQUILIBRIO DEL INTERIOR DEL CUERPO

Durante su estudio de las interacciones cerebrales, los investigadores de la UC San Diego observaron la lenta variación en la amplitud de las señales eléctricas de alta frecuencia en el cerebro en reposo, normalmente asociada con la capacidad de atención. Esta variación lenta (periodos de diez segundos) en la amplitud de la señal eléctrica corresponde a vibraciones lentas en los músculos que rodean las arteriolas en el cerebro.

Los músculos se contraen y relajan rítmicamente, cambiando el diámetro de las arteriolas y modulando los niveles de oxígeno en el tejido cerebral vecino. Este efecto es particularmente notable cuando ocurre entre regiones del cerebro a través de los dos hemisferios corticales. Sin embargo, cuando el equipo de investigación repitió estas mediciones en ratones que carecían de conexiones anatómicas entre los hemisferios cerebrales, la sincronización disminuyó.

Mateo explica que la investigación fomenta la comprensión de cómo los vasos sanguíneos ayudan dinámicamente al cerebro a mantener su homeostasis: la tendencia del cuerpo a buscar y mantener una condición de equilibrio dentro de su entorno interno.

“Nuestro siguiente paso es preguntarnos cómo participan los vasos sanguíneos en el efecto regenerador del sueño –afirma Mateo–. Esperamos que la aplicación de nuestro arsenal de herramientas ópticas y genéticamente diseñadas avance en nuestra comprensión de este fascinante tema”.

Solo en los últimos 25 años los científicos han descubierto que los cambios en las propiedades magnéticas de la hemoglobina, una proteína de los glóbulos rojos que contiene hierro y transporta oxígeno, puede usarse como sustituto para medir la actividad cerebral. La técnica resultante, llamada BOLD fMRI, se convirtió en el medio estándar por el cual los investigadores han medido qué partes del cerebro se activan durante diferentes actividades mentales.

Fuente: El Economista – España

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Miércoles, 06 Septiembre 2017 14:14

Hallan nueva fuente para el desarrollo del cerebro

La investigación, que se publica en la revista ‘Science’, reveló que la glía, una colección de células no neuronales que habían sido consideradas como células de apoyo pasivas, de hecho, son vitales para el desarrollo de células nerviosas en el cerebro.

“Los resultados nos llevan a revisar la visión a menudo neurocéntrica del desarrollo cerebral para ahora apreciar las contribuciones de las células no neuronales como la glía”, explica el autor principal del estudio, Vilaiwan Fernandes, investigador postdoctoral en el Departamento de Biología de la Universidad de Nueva York, en Estados Unidos. “De hecho, nuestro estudio encontró que las preguntas fundamentales en el desarrollo del cerebro con respecto a la sincronización, la identidad y la coordinación del nacimiento de la célula nerviosa pueden entenderse solamente cuando se explica la contribución glial”, añade.

DETALLAN UNA DINÁMICA QUE COORDINA EL INCREMENTO DE NEURONAS

El cerebro se compone de dos tipos de células, células nerviosas o neuronas y glía, que son células no nerviosas que constituyen más de la mitad del volumen del cerebro. Los neurobiólogos han tendido a centrarse en las primeros porque son las células que forman las redes que procesan la información; pero, dada la preponderancia de la glía en la composición celular del cerebro, investigadores de la Universidad de Nueva York plantearon la hipótesis de que podrían desempeñar un papel fundamental en el desarrollo del cerebro.

Para explorar esto, examinaron el sistema visual de la mosca de la fruta, una especie que sirve como un poderoso organismo modelo para esta línea de estudio porque su sistema visual, como el de los seres humanos, tiene repetidos mini-circuitos que detectan y procesan la luz en todo el campo visual. Esta dinámica es de particular interés para los científicos porque, a medida que el cerebro se desarrolla, debe coordinar el aumento de las neuronas en la retina con otras neuronas en regiones distantes del cerebro.

En su estudio, los investigadores de la Universidad de Nueva York descubrieron que la coordinación del desarrollo de las células nerviosas se logra a través de una población de glía, que transmite las señales de la retina al cerebro para convertir las células del cerebro en células nerviosas.

“Actuando como un intermediario de señalización, la glía ejerce un control preciso no sólo sobre cuándo y dónde nace una neurona, sino también sobre el tipo de neurona en que se desarrollará”, señala el científico Claude Desplan, profesor de Biología de la Universidad de Nueva York.

Fuente: El Economista – España

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Viernes, 18 Agosto 2017 16:59

Adelanto científico

Neurobiólogos de la Universidad de Konstanz (Alemania), y en estrecha cooperación con el Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes en Virginia (Estados Unidos), han reconstruido en tres dimensiones (3D), con la microscopía electrónica 3D de alta resolución, las células nerviosas y las conexiones individuales que se producen en el cerebro.
A juicio de los investigadores, el examen de este circuito, que ha sido publicado en la revista ‘Nature’, puede ser “fundamental” para orientar futuras investigaciones sobre cómo el cerebro aprende cosas nuevas y, posteriormente, las almacena como recuerdos.
De hecho, investigadores de más de 20 laboratorios de todo el mundo están colaborando para reconstruir todas las 10.000 células nerviosas. Con el modelado del cuerpo de hongos, los investigadores de Konstanz han reconstruido casi 8.000 células de esta estructura cerebral multiusos.
“El cuerpo del hongo del cerebro es también su centro de memoria en el que se recoge la información sensorial y se crea la memoria. Por lo tanto, es esencial para la comprensión del cerebro. No sólo hemos sido capaces de reconstruir completamente este componente crucial del cerebro, sino que hemos conocido la existencia de nuevos patrones de conexión de circuitos entre células individuales”, han zanjado los expertos.
 
 
Fuente: El Economista – España
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El cerebro está blindado, vive en una caja hecha de huesos con un sistema de seguridad de vasos sanguíneos que protegen el cerebro y el sistema nervioso central de las sustancias químicas nocivas que circulan en la sangre.

Sin embargo, este sistema de protección –conocido como la barrera hematoencefálica– también impide la entrega de fármacos que podrían ayudar a tratar a pacientes con cáncer cerebral y patologías cerebrales como la enfermedad de Alzheimer. El cerebro fuertemente guardado ha frustrado durante mucho tiempo a los médicos que cuidan a los pacientes que necesitan tratamientos cerebrales sin cirugía.

Con los recientes avances en la tecnología, ahora es posible abrir la barrera hematoencefálica de manera segura, no invasiva y de una forma específica mediante ultrasonido. Uno de los enfoques más recientes para avanzar en esta investigación se presenta durante la celebración de ‘Acoustics ’17 Boston’, la tercera reunión conjunta de la Sociedad Americana de Acústica y la Asociación Europea de Acústica, que tiene lugar del 25 al 29 de junio en Boston, Massachusetts, Estados Unidos.

Investigadores de la Universidad de Oxford, en Reino Unido, han colaborado con colegas de la Universidad de Twente, en Países Bajos,y han desarrollado una plataforma experimental in vitro para investigar las relaciones entre la apertura de la barrera hematoencefálica, el tiempo que tarda en recuperarse y los sonidos emitidos durante la apertura de la barrera hematoencefálica. Se puede pensar en ello como una barrera hematoencefálica en un chip usando células cultivadas en vez de modelos animales o humanos.

“La principal ventaja de nuestro sistema es que emplea tres modalidades –que involucran luz, sonido y campos eléctricos– para monitorear simultáneamente las emisiones acústicas, la interrupción y recuperación de la barrera hematoencefálica y la respuesta biológica de las células de la barrera hematoencefálica en tiempo real”, señala uno de los investigadores, Miles M. Aron, de la Universidad de Oxford.

MONITORIZAR EL TRATAMIENTO “ESCUCHANDO”

Los científicos han tratado de abrir la barrera hematoencefálica con ultrasonido desde la década de 1950. El avance para la apertura segura de la barrera hematoencefálica fue el uso de pequeñas burbujas que interaccionan con el campo de ultrasonido conocido como “agentes de cavitación”. Varios agentes de cavitación ya están aprobados por la agencia norteamericana del medicamento (FDA, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos para mejorar el contraste a la hora de obtener imágenes de ultrasonidos. Los agentes de cavitación actúan oscilando rápidamente o “cantando” cuando son expuestos a la ecografía.

“El tratamiento se puede monitorizar externamente mediante la ‘escucha’ del sonido re-irradiado desde los agentes de cavitación que interactúan con el campo de ultrasonido. Estas emisiones acústicas proporcionan información sobre la energía de la cavitación dentro de los vasos sanguíneos y ya se están utilizando para ajustar los parámetros de ultrasonido en tiempo real para reducir la probabilidad de dañar las células sanas durante el tratamiento”, dice Aron.

El equipo monitorea las emisiones acústicas y la integridad de la barrera hematoencefálica en tiempo real durante todo el tratamiento, una mejora comparada con otros enfoques que generalmente involucran la evaluación de la barrera hematoencefálica sólo después de que se complete el tratamiento, apunta Aron. Además, el equipo utiliza sondas fluorescentes para monitorear los cambios en las células durante el tratamiento, o los efectos mecánicos y químicos de los agentes de cavitación cuando se exponen a la ecografía en tiempo real.

“Con el Centro de Dispositivos de Dispensación de Medicamentos de Oxford, OxCD3, actualmente estamos trabajando en un método no invasivo para detectar y tratar las metástasis cerebrales antes de que se conviertan en mortales. Nuestro sistema in vitro jugará un papel crítico en el desarrollo de este y otros de próxima generación en la apertura de la barrera hematoencefálica mediada por ultrasonidos”, concluye Aaron.

Fuente: El Economista – España

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