Un equipo científico internacional ha dado un paso gigante en la comprensión de la actividad cerebral a lo largo del día. Mediante un innovador protocolo y análisis computacional, se ha logrado mapear qué neuronas y redes cerebrales cobran vida en diferentes momentos de nuestro ciclo diario, abriendo nuevas puertas en el estudio del sueño, la vigilia y la fatiga.
Este estudio, publicado en la prestigiosa revista PLOS Biology, arroja una luz sin precedentes sobre la señalización neuronal durante los estados de sueño y vigilia. El objetivo principal, según el Dr. Daniel Forger, autor principal y profesor de matemáticas en la Universidad de Michigan, era encontrar una manera objetiva de medir la fatiga. Como él mismo señala, «En realidad, somos pésimos para juzgar nuestra propia fatiga. Se basa en nuestro cansancio subjetivo». Por ello, el gran reto fue desarrollar «firmas» medibles que permitan determinar con exactitud cuándo una persona está fatigada y si es segura para realizar tareas críticas.
Un Esfuerzo Colaborativo para Desvelar los Secretos Cerebrales
La investigación, fruto de la colaboración entre científicos de Estados Unidos, Japón y Suiza, promete aplicaciones futuras cruciales para la seguridad. Los métodos desarrollados podrían, en un futuro no muy lejano, garantizar que profesionales en roles de alta responsabilidad cuenten con el descanso necesario antes de emprender actividades de alto riesgo. Los equipos de la Universidad de Michigan lideraron el diseño de los flujos de trabajo matemáticos y computacionales, mientras que sus colegas en Japón y Suiza aportaron un enfoque experimental de vanguardia.
Se empleó la microscopía de lámina de luz, una técnica avanzada de imagen tridimensional, para examinar cerebros de ratones. Complementariamente, un innovador método de marcado genético hizo que las neuronas activas emitieran luz, facilitando la identificación precisa de qué células y en qué momento estaban operativas. El Dr. Kompotis enfatizó un punto clave: «Lo que rige nuestro comportamiento no se trata solo de un gen, una neurona o una estructura cerebral. Se trata de todo y de cómo se conecta e interactúa en un momento dado«. Esto subraya la complejidad y la interconexión de las redes neuronales.
Un Patrón de Reorganización Neuronal con Implicaciones en la Salud
Los hallazgos en ratones revelaron un patrón fascinante: la actividad cerebral al despertar inicia en capas internas o subcorticales, para luego desplazarse gradualmente hacia la corteza cerebral superficial a medida que avanza el ciclo de vigilia. El Dr. Kompotis lo comparó con el funcionamiento de una ciudad, donde «El cerebro no solo cambia su nivel de actividad a lo largo del día o durante un comportamiento específico. De hecho, reorganiza qué redes o regiones de comunicación están a cargo».
Este patrón de reorganización, según el Dr. Forger, podría estar intrínsecamente ligado a la aparición de síntomas de fatiga y, de manera potencial, a trastornos psiquiátricos. Aunque el estudio se centró en la fatiga, Forger está convencido de que «la actividad que observamos en diferentes regiones será importante para comprender ciertos trastornos psiquiátricos».
Transferibilidad y Futuro de la Investigación
Si bien las técnicas experimentales actuales no son directamente aplicables en humanos, el Dr. Forger asegura que ciertos hallazgos en modelos murinos son extensibles a la fisiología humana. Además, los enfoques computacionales desarrollados son altamente generalizables, como lo explica Guanhua Sun, coautor del estudio. Sun destaca que «las matemáticas detrás de este problema son en realidad bastante simples», lo que facilitó la integración de nuevos datos con conjuntos existentes, siempre respetando la coherencia biológica y neurológica.
Sun añade que estos métodos computacionales podrían adaptarse para analizar datos humanos obtenidos mediante técnicas como la electroencefalografía (EEG), la tomografía por emisión de positrones (TEP) y la resonancia magnética (RM). El potencial es enorme, ya que también podrían ajustarse a otros modelos animales, incluyendo aquellos utilizados para el estudio de enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson. «Diría que es bastante transferible», concluye Sun.
Esta valiosa investigación, impulsada por un consorcio internacional que incluyó a la Universidad de Michigan, la Universidad de Zúrich y el Centro RIKEN de Investigación en Biosistemas y Dinámica en Japón, bajo la dirección de Hiroki Ueda, sienta las bases para futuras indagaciones en áreas cruciales como la fatiga, la salud mental y el impacto de terapias farmacológicas en la compleja arquitectura de nuestro cerebro.
Fuente: Infobae