¿La clave para prevenir el Alzheimer y el Parkinson?

Los hallazgos podrían allanar el camino para estrategias innovadoras para tratar la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos neurológicos.

Hay una paradoja en el sueño. Su aparente calma coincide con una ruidosa actividad cerebral. La noche está en calma, pero el cerebro no duerme. Durante el sueño, las células cerebrales producen ráfagas de impulsos eléctricos que se acumulan en ondas rítmicas, un signo de aumento de la función de las células cerebrales.

Pero ¿por qué el cerebro está activo cuando estamos en reposo?

Las ondas cerebrales lentas se asocian con un sueño reparador y reparador. Ahora, científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis han descubierto que las ondas cerebrales ayudan a eliminar los desechos del cerebro durante el sueño. Las neuronas individuales se coordinan para producir ondas rítmicas que empujan el líquido a través del tejido cerebral denso, eliminando el tejido en el proceso.

«Estas neuronas son bombas en miniatura. La actividad neuronal sincronizada promueve el flujo de fluidos y la eliminación de desechos del cerebro», explicó el primer autor Li Feng-jiang Shih, Ph.D., investigador postdoctoral asociado en el Departamento de Patología e Inmunología. “Si pudiéramos aprovechar este proceso, existe la posibilidad de retrasar o incluso prevenir enfermedades neurológicas, incluidas enfermedad de alzheimer y la enfermedad de Parkinson, en la que el exceso de desechos, como desechos metabólicos y proteínas no deseadas, se acumula en el cerebro y conduce a la neurodegeneración.

Los resultados fueron publicados recientemente en la revista naturaleza.

Células cerebrales y eliminación de desechos.

Las células cerebrales regulan los pensamientos, los sentimientos y los movimientos corporales, formando redes dinámicas esenciales para la formación de la memoria y la resolución de problemas. Pero para realizar tales tareas que requieren energía, las células cerebrales necesitan combustible. Su consumo de nutrientes de la dieta genera desechos metabólicos en el proceso.

«Es importante que el cerebro se deshaga de los desechos metabólicos que pueden acumularse y contribuir a las enfermedades neurodegenerativas», dijo Jonathan Kipnis, Ph.D., Alan A. y Edith L. Kipnis es el autor principal de este artículo. «Sabíamos que el sueño es el momento en que el cerebro comienza el proceso de limpieza para expulsar los desechos y las toxinas que se acumulan durante la vigilia. Pero no sabíamos cómo sucede esto. Estos hallazgos pueden orientarnos hacia posibles estrategias y tratamientos para acelerar el sueño». la eliminación de residuos nocivos y eliminarlos antes de que tengan consecuencias graves”.

Mecanismo de limpieza cerebral

Pero limpiar el cerebro denso no es una tarea fácil. Entra en el líquido cefalorraquídeo que rodea el cerebro y se entrelaza a través de complejas redes celulares, recogiendo desechos tóxicos a medida que viaja. Al salir del cerebro, el líquido contaminado debe atravesar una barrera antes de derramarse hacia los vasos linfáticos de la duramadre, la capa externa de tejido que envuelve el cerebro debajo del cráneo. Pero, ¿qué impulsa el movimiento de los fluidos dentro, a través y fuera del cerebro?

Jiang Xie explicó que al estudiar los cerebros de ratones dormidos, los investigadores descubrieron que las neuronas impulsan los esfuerzos de limpieza disparando señales eléctricas de manera coordinada para generar ondas rítmicas en el cerebro. Determinaron que tales ondas impulsan el movimiento de los fluidos.

El equipo de investigación silenció áreas específicas del cerebro para que las neuronas en esas áreas no produjeran ondas rítmicas. Sin estas ondas, el líquido cefalorraquídeo fresco no puede fluir a través de áreas cerebrales silenciosas y los desechos atrapados no pueden salir del tejido cerebral.

Mejorar el proceso de limpieza cerebral.

«Una de las razones por las que dormimos es para limpiar el cerebro», dijo Kipnis. «Y si podemos mejorar este proceso de limpieza, tal vez sea posible dormir menos y estar más sanos. No todo el mundo se beneficia de dormir ocho horas cada noche, y la pérdida de sueño tiene un impacto en la salud. Otros estudios han demostrado que los ratones genéticamente predispuestos dormir menos tienen cerebros más fuertes». Saludables. ¿Podría ser porque limpian los desechos de sus cerebros de manera más eficiente? ¿Podemos ayudar a las personas con insomnio mejorando la capacidad de limpieza de sus cerebros para que puedan dormir menos?

Los patrones de ondas cerebrales cambian durante los ciclos de sueño. Cabe señalar que las ondas cerebrales más largas y con mayor amplitud mueven los líquidos con más fuerza. Los investigadores ahora están interesados ​​en comprender por qué las neuronas se activan a diferentes ritmos durante el sueño y qué áreas del cerebro son más susceptibles a la acumulación de desechos.

«Creemos que el proceso de limpieza del cerebro es como lavar los platos», explicó el neurobiólogo Jiang Shih. «Se empieza, por ejemplo, con un movimiento de barrido grande, lento y rítmico para limpiar los residuos solubles esparcidos por el plato. Luego se reduce el rango de movimiento y se aumenta la velocidad de estos movimientos para eliminar los residuos de comida especialmente pegajosos del plato. A pesar de la variación de amplitud y ritmo de los movimientos de las manos, el objetivo general sigue siendo fijo: eliminar diferentes tipos de residuos de los platos. El cerebro puede ajustar su método de limpieza dependiendo del tipo y cantidad de residuos.

Referencia: “La dinámica neuronal guía la perfusión del líquido cefalorraquídeo y la eliminación del cerebro” por Li-Feng Jiang Shi, Antoine Dreu, Keshni Bhasin, Daniel Quintero, Igor Smirnov y Jonathan Kipnis, 28 de febrero de 2024. naturaleza.
doi: 10.1038/s41586-024-07108-6

El estudio fue financiado por Institutos Nacionales de Salud.