Si observa de cerca una resonancia magnética del cerebro, verá una onda que pasa por todo el cerebro como un latido del corazón una vez cada pocos segundos. Este ritmo ultralento se reconoció hace décadas, pero nadie lo sabíaqué hacer con él. Los datos de resonancia magnética son inherentemente ruidosos, por lo que la mayoría de los investigadores simplemente ignoraron las ondas ultralentas.
Pero al estudiar la actividad eléctrica en el cerebro de los ratones, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis descubrieron que las ondas ultralentas son todo menos ruido. Son más como ondas en el mar, con todo lo que el cerebro hacecolocar en barcos en ese mar. La investigación hasta la fecha se ha centrado en lo que ocurre dentro de los barcos, sin pensar demasiado en el mar. Pero la nueva información sugiere que las olas juegan un papel central en cómo el cerebro complejo se coordina yque las ondas están directamente vinculadas a la conciencia.
"Su cerebro tiene alrededor de 100 mil millones de neuronas, y tienen que ser coordinadas", dijo el autor principal Marcus Raichle, MD, Alan A. y Edith L. Wolff, profesor distinguido de medicina y profesor de radiología en el Instituto Mallinckrodt deRadiología en la Facultad de Medicina ". Estas señales que varían lentamente en el cerebro son una forma de lograr una coordinación a gran escala de las actividades en todas las diversas áreas del cerebro. Cuando la ola sube, las áreas se vuelven más excitables; cuandobaja, se vuelven menos "
El estudio se publica el 29 de marzo en la revista neurona .
A principios de la década de 2000, Raichle y otros descubrieron patrones de actividad cerebral en las personas mientras permanecían en silencio en las máquinas de resonancia magnética, dejando que sus mentes divaguen. Estas llamadas redes de estado de reposo desafiaron la suposición de que el cerebro se calma cuando no está activocomprometido en una tarea. Ahora sabemos que incluso cuando sientes que no estás haciendo nada, tu cerebro sigue zumbando, quemando casi tanta energía soñando despierto como resolviendo un problema matemático difícil.
Utilizando redes de estado de reposo, otros investigadores comenzaron a buscar y encontrar áreas cerebrales que se comportaban de manera diferente en personas sanas que en personas con enfermedades cerebrales como la esquizofrenia y el Alzheimer. Pero incluso cuando los datos de resonancia magnética en estado de reposo proporcionaron nuevas perspectivasen trastornos neuropsiquiátricos, también mostraron consistentemente ondas de actividad que se extendían con una regularidad lenta en todo el cerebro, independientemente de la enfermedad en estudio. Se observaron ondas similares en escáneres cerebrales de monos y roedores.
Algunos investigadores pensaron que estas ondas ultralentas no eran más que un artefacto de la técnica de IRM en sí. La IRM mide la actividad cerebral indirectamente al medir el flujo de sangre rica en oxígeno durante un período de segundos, una escala de tiempo muy larga para un órganoeso envía mensajes de una décima a una centésima de segundo. En lugar de un proceso realmente lento, el razonamiento fue que las ondas podrían ser la suma de muchas señales eléctricas rápidas en un tiempo relativamente largo.
El primer autor, Anish Mitra, PhD, y Andrew Kraft, PhD, ambos estudiantes de MD / PhD en la Universidad de Washington, y sus colegas decidieron abordar el misterio de las ondas ultralentas utilizando dos técnicas que miden directamente la actividad eléctrica en el cerebro de los ratonesEn uno, midieron dicha actividad a nivel celular. En el otro, midieron la actividad eléctrica capa por capa a lo largo de la superficie externa del cerebro.
Descubrieron que las ondas no eran artefactos: las ondas ultralentas se veían independientemente de la técnica, y no eran la suma de toda la actividad eléctrica más rápida en el cerebro.
En cambio, los investigadores descubrieron que las ondas ultralentas comenzaron espontáneamente en una capa profunda del cerebro de los ratones y se extendieron en una trayectoria predecible. A medida que las ondas atravesaban cada área del cerebro, aumentaron la actividad eléctrica allí. Las neuronas dispararon máscon entusiasmo cuando una ola estaba cerca.
Además, las ondas ultralentas persistieron cuando los ratones fueron sometidos a anestesia general, pero con la dirección de las ondas invertida.
"Hay un proceso muy lento que se mueve a través del cerebro para crear ventanas temporales de oportunidad para la señalización a larga distancia", dijo Mitra. "La forma en que estas ondas ultralentas se mueven a través de la corteza está correlacionada con enormes cambios en el comportamiento,como la diferencia entre estados conscientes e inconscientes "
El hecho de que la trayectoria de las olas cambiara tan dramáticamente con el estado de conciencia sugiere que las ondas ultralentas podrían ser fundamentales para el funcionamiento del cerebro. Si las áreas cerebrales se consideran botes flotando en un mar de olas lentas, la agitacióny la dirección del mar seguramente influye en la facilidad con que se puede transmitir un mensaje de un barco a otro, y en lo difícil que es para dos barcos coordinar su actividad.
Los investigadores ahora están estudiando si las anormalidades en la trayectoria de tales ondas ultralentas podrían explicar algunas de las diferencias observadas en las imágenes de resonancia magnética entre personas sanas y personas con afecciones neuropsiquiátricas como la demencia y la depresión.
"Si miras el cerebro de alguien con esquizofrenia, no ves una gran lesión, pero algo no está bien en cómo está organizada toda la hermosa maquinaria del cerebro", dijo Raichle, quien también es profesor deingeniería biomédica, neurología, neurociencia y ciencias psicológicas y cerebrales ". Lo que hemos encontrado aquí podría ayudarnos a descubrir qué está pasando mal. Estas ondas muy lentas son únicas, a menudo pasadas por alto y totalmente centrales para la organización del cerebro.. Esa es la conclusión "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Washington . Original escrito por Tamara Bhandari. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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