Cuando una persona duerme, el cerebro realiza una tarea esencial que antes era difícil de observar desde el hogar: su propia limpieza.
Investigadores de Estados Unidos y Corea del Sur diseñaron un parche flexible, sin cables, que se adhiere a la frente y logra captar ese proceso en individuos que descansan en su propio domicilio.
Este aparato identifica variaciones en el nivel de agua del cerebro durante las diferentes fases del sueño.
Dichas variaciones podrían indicar la actividad del sistema glinfático, la red que utiliza el líquido cefalorraquídeo para eliminar residuos tóxicos que el cerebro acumula a lo largo del día, según la investigación publicada en la revista Science Advances.
Los científicos indicaron que supervisar este proceso desde el hogar podría facilitar la comprensión de por qué el descanso deficiente se vincula con enfermedades neurológicas como el Alzheimer. La conexión entre el sueño y la depuración cerebral es uno de los campos más relevantes de la neurociencia actual.
El estudio fue liderado por Seunghyeb Ban, Junwoo Kwon, Ikhwan Shin, Youngjin Kwon, Kang-Min Choi, Yunuo Huang, Chang-Ho Yun y Woon-Hong Yeo, del Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad Cornell, en EE. UU., y del Hospital Universitario Bundang de la Universidad Nacional de Seúl, Corea del Sur.
El cerebro realiza su limpieza nocturna
El sistema glinfático emplea el líquido cefalorraquídeo (el fluido que envuelve y protege el cerebro) para eliminar los desechos acumulados durante el día. Este proceso ocurre principalmente en el sueño profundo, y su mal funcionamiento está relacionado con enfermedades neurológicas severas.
Las herramientas actuales para medirlo presentan limitaciones importantes. La microscopía de dos fotones es invasiva, la resonancia magnética es costosa e interfiere con el sueño natural, y la polisomnografía solo está disponible en centros hospitalarios.
Estas dificultades impulsaron a los investigadores a buscar una opción portátil y doméstica.
Intentaron demostrar que las variaciones en el contenido de agua del cerebro pueden monitorearse de manera continua y no invasiva con un sistema de espectroscopía de infrarrojo cercano (NIRS), una técnica que emplea luz invisible para detectar cambios en los tejidos.
El parche que interpreta el cerebro mientras se duerme
El dispositivo cuenta con tres capas: una adhesiva para fijarse a la piel, un circuito impreso flexible con LEDs y un detector de luz, y una capa de silicona protectora.
Los LEDs emiten luz a 640, 680 y 950 nanómetros, y el fotodetector mide la hemoglobina oxigenada, la desoxigenada y la fracción de agua. Funciona de manera inalámbrica mediante Bluetooth, con una batería que proporciona aproximadamente 5,5 horas de operación continua.
Las señales del electroencefalograma (EEG), que registra la actividad eléctrica del cerebro, y del electrooculograma (EOG), que capta los movimientos oculares, se procesaron con un modelo híbrido de aprendizaje automático que alcanzó entre el 80 y el 90% de precisión para clasificar las etapas del sueño.
El estudio se realizó con cuatro participantes durante 16 noches en sus propios hogares.
Los resultados evidenciaron que el agua cerebral aumenta durante el sueño NREM, la fase profunda sin movimientos oculares rápidos, y disminuye durante el REM, la fase asociada a los sueños.
Los desfases temporales entre los cambios en el agua y las transiciones de etapa del sueño fueron cercanos a cero segundos, lo que sugiere una coordinación estrecha entre ambas señales.
Los investigadores concluyeron que el estudio “demuestra la viabilidad del dispositivo NIRS portátil y flexible para capturar la dinámica del agua cerebral vinculada al sueño en entornos naturalistas”.
Entre las limitaciones, señalaron que el aparato no mide directamente el flujo de líquido cefalorraquídeo, y que los movimientos durante el sueño pueden influir parcialmente en las mediciones.
Como paso futuro, plantearon incorporar señales de referencia directas para validar los componentes espectrales identificados.
Opinión del experto: qué implica limpiar el cerebro
En diálogo con Infobae, el especialista en medicina del sueño Daniel Pérez Chada, médico consultor del Servicio de Neumonología y profesor adjunto de Medicina del Hospital Universitario Austral, explicó el mecanismo detrás del hallazgo.
“El sueño es un proceso fisiológico crítico para la salud cerebral. El sistema glinfático permite el ‘lavado’ de desechos metabólicos del cerebro: es el mecanismo que tiene el cerebro para eliminar los productos que se acumulan mientras las neuronas trabajan”, afirmó.
“El líquido cefalorraquídeo entra al cerebro siguiendo el espacio que rodea a las arterias. Unas células llamadas astrocitos rodean los vasos sanguíneos y permiten que ese líquido se mezcle con el fluido que cubre a las neuronas y arrastre los desechos, a fin de evitar que se acumulen moléculas nocivas como la proteína beta amiloide, asociada al Alzheimer”, agregó.
Pérez Chada señaló que hasta ahora esa medición estaba fuera del alcance domiciliario. “La medición de cómo se mueve el agua en el cerebro durante el sueño estaba limitada a laboratorios de investigación, con métodos sofisticados y equipos invasivos”, precisó.
Sobre el dispositivo, el especialista dijo que “los investigadores de Estados Unidos y Corea del Sur diseñaron un sistema que integra LEDs de múltiples longitudes de onda y fotodetectores capaces de detectar cambios en la dinámica del agua cerebral sin necesidad de equipos invasivos”.
Para el experto, “eso permitiría establecer un posible correlato de la actividad glinfática, el sistema de limpieza del cerebro que se activa durante el sueño. Se sabe que el espacio entre las células cerebrales aumenta hasta un 60% durante el sueño, lo que permite que el líquido fluya con más facilidad y optimice ese lavado de desechos”.
“El estudio demostró que el agua en el cerebro varía según la etapa del sueño, especialmente durante el sueño profundo”, añadió. Y cerró con una valoración del potencial clínico del parche.
“El hecho de que este estudio use sensores no invasivos, que permitan mediciones en noches sucesivas en el domicilio del paciente y en su entorno habitual, podría servir como un biomarcador de la función glinfática”.
Fuente: Infobae