El sueño y su activo rol limpiador

Hola, cómo estás este jueves, espero que muy bien. Te cuento que de tanto leer y escribir sobre salud, he ido mejorando hábitos. Uno de ellos: respetar mis horas de sueño. El primer tema tiene que ver con dormir, pero no con la cantidad, sino que con la “utilidad”.

• Este artículo te invita a pensar sobre el sueño, no simplemente como un período de descanso, sino como un estado biológico altamente organizado que coordina la química cerebral, el movimiento de los vasos sanguíneos y el flujo de líquido cefalorraquídeo para apoyar el proceso de limpieza nocturna de tu cerebro.

• Sé que estás consciente de que a medida que cumplimos años vamos perdiendo, entre otras cosas, fuerza muscular y que de viejos son nuestros músculos los que literalmente nos sostiene y dan libertad de movimiento. Por ello, saber que existe la posibilidad de reparar lesiones y deterioro no solo de los humanos también de nuestras mascotas, es una buena noticia.

Eso hizo el equipo del profesor Ryuichi Tatsumi de la Universidad de Kyushu en Japón: encontró una molécula, que experimentalmente podría ayudarnos con el envejecimiento muscular.

• ¿Sabes lo que es la llamada “privación”? No es solo una cuestión económica: es la acumulación de desventajas que impactan directamente en la vida de las personas. Medirla es esencial para entender y reducir las desigualdades sociales en salud.

• Ya que estamos en el mes del corazón, te dejo un estudio del Harvard Pilgrim Health Care Institute que se concentró en las mujeres y determinó que aquellas que viven en vecindarios desfavorecidos se enfrentan a una peor salud cardíaca y experimentan una disminución más rápida a medida que se acercan a la menopausia.

En el Chat con la Especialista, la profesora de Ingeniería Biomédica en la Universidad de Columbia, Nuttida Rungratsameetaweemana, explica cómo junto a su equipo puso en duda la teoría que dice que nuestros ojos captan imágenes y las transmiten al cerebro profundo, donde se vuelven pensamientos y razonamientos complejos. Su investigación cambia el concepto de cómo funciona el cerebro. Lee más abajo.

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El sueño y su función de barredor nocturno

Foto de Artem Podrez.

¿Por qué condiciones como el estrés crónico, la depresión, las enfermedades cardiovasculares, el sueño fragmentado y el envejecimiento suelen asociarse con un mayor riesgo de demencia?

• En un nuevo artículo de revisión en Science, la neurocientífica de medicina de la Universidad de Rochester, Maiken Nedergaard propone que muchas de estas condiciones aparentemente diferentes pueden converger en el mismo problema biológico: la interrupción de un ritmo cerebral dependiente del sueño que ayuda a eliminar los desechos del cerebro.

• El artículo presenta una nueva forma de pensar sobre el sueño, no simplemente como un período de descanso, sino como un estado biológico altamente organizado que coordina la química cerebral, el movimiento de los vasos sanguíneos y el flujo de líquido cefalorraquídeo para apoyar el proceso de limpieza nocturna del cerebro.

• El estudio también señala un biomarcador potencial: la variabilidad de la frecuencia cardíaca, que ya se puede rastrear con dispositivos portátiles de consumo, como una forma simple y no invasiva de evaluar la salud cerebral relacionada con el sueño e identificar a las personas con mayor riesgo de deterioro cognitivo.

“El sueño no es un estado tranquilo o inactivo. Durante el sueño, el cerebro cambia a un ritmo coordinado que parece apoyar una de sus funciones de limpieza más importantes”, explicó Nedergaard.

El laboratorio de Nedergaard en URochester Medicine ayudó a transformar la investigación en neurociencia en 2012 con el descubrimiento del sistema glifático, una red de todo el cerebro que hace circular el líquido cefalorraquídeo a través del tejido que rodea los vasos sanguíneos para ayudar a eliminar los desechos metabólicos.

• El sistema está especialmente activo durante el sueño y desde entonces se ha vuelto central para la investigación sobre la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, el accidente cerebrovascular, la lesión cerebral traumática y otros trastornos neurológicos.

Un ritmo de sueño sincronizado

• El artículo se centra en los neuromoduladores: sustancias químicas cerebrales como la norepinefrina, la serotonina, la dopamina y la acetilcolina que regulan el estado de ánimo, la atención, el aprendizaje y el comportamiento durante la vigilia.

Estos sistemas se comportan de manera diferente durante el sueño no REM, sincronizándose en oscilaciones lentas y repetidas que ocurren aproximadamente cada minuto. Estos ritmos están relacionados con cambios en la actividad cerebral, la frecuencia cardíaca, la respiración, el movimiento de los vasos sanguíneos y el flujo del líquido cefalorraquídeo.

“Durante décadas, pensamos en el sueño principalmente en términos de memoria y restauración. Lo que está surgiendo ahora es la idea de que el sueño también es un estado de transporte de fluidos altamente organizado que ayuda a mantener la salud del cerebro”, agrega la neuróloga.

El sueño y el sistema de limpieza del cerebro

• Estas oscilaciones sincronizadas ayudan a impulsar el sistema glinfático al impulsar cambios rítmicos lentos en el tamaño de los vasos sanguíneos conocidos como vasomoción.

Esos movimientos vasculares, que son independientes de la acción de bombeo del corazón, ayudan a empujar el líquido cefalorraquídeo a través del cerebro y eliminan los productos de desecho, incluidas las proteínas amiloide-beta y tau asociadas con la enfermedad de Alzheimer y otras demencias.

• Nedergaard argumenta que cuando estos ritmos se ven interrumpidos por el envejecimiento, el estrés, las enfermedades psiquiátricas, las enfermedades cardiovasculares, la falta de sueño o ciertos medicamentos, el cerebro se vuelve menos eficiente para eliminar las proteínas tóxicas.

“Muchos trastornos que aumentan el riesgo de demencia también interrumpen los ritmos de sueño del cerebro. Nuestro trabajo sugiere que estos pueden no ser fenómenos separados. Pueden estar conectados a través de la capacidad del cerebro para limpiar los desechos durante el sueño”, dijo Maiken Nedergaard.

Un nuevo biomarcador potencial

• El artículo también destaca la variabilidad de la frecuencia cardíaca, cambios sutiles en el tiempo entre los latidos del corazón, como un posible biomarcador de la salud cerebral relacionada con el sueño.

• Los investigadores descubrieron que las fluctuaciones de la frecuencia cardíaca durante el sueño parecen estar estrechamente vinculadas a los mismos ritmos neuromoduladores que ocurren en el cerebro.

Nedergaard cree que esto podría eventualmente proporcionar una forma no invasiva de monitorear la salud del sistema de limpieza nocturna del cerebro y potencialmente identificar a las personas con mayor riesgo de deterioro cognitivo antes de que aparezcan los síntomas.

Descubren un compuesto para mantener los músculos fuertes en la vejez

Foto de Universidad Kyushu.

Ya sabrás que el músculo esquelético es uno de los primeros tejidos que disminuye con la edad. Este declive puede conducir a debilidad, cicatrices, acumulación de grasa dentro del músculo y la pérdida de fibras musculares de contracción rápida que son importantes para movimientos rápidos y potentes.

• Un equipo de investigación dirigido por el profesor Ryuichi Tatsumi de la Facultad de Agricultura de la Universidad de Kyushu (Japón), ha identificado ahora una molécula que puede ayudar a proteger e incluso fortalecer una de las señales clave de reparación muscular del cuerpo. Los hallazgos se publicaron en Informes Científicos.

El estudio se centra en el factor de crecimiento de hepatocitos (HGF), que actúa como una señal de despertar en el músculo esquelético.

En el músculo sano, el HGF se encuentra silenciosamente en la red de soporte que rodea las fibras musculares. Cuando el músculo se lesiona o se estimula mecánicamente, el HGF se libera y se une a los receptores c-met en las células madre del músculo esquelético, despertándolas de un estado en reposo, lo que les permite proliferar, diferenciarse y contribuir a la reparación de la fibra muscular.

• Sin embargo, el envejecimiento puede interferir con este proceso. El trabajo anterior del equipo mostró que el HGF sufre un cambio químico llamado nitración.

• Una vez nitrato, el HGF pierde su capacidad de acoplarse con el receptor, como una llave oxidada que ya no encaja en su cerradura. Se cree que esta es una causa raíz del desgaste muscular relacionado con la edad y la regeneración alterada.

“El HGF no necesariamente falta a medida que envejecemos. También se puede alterar químicamente después de que se fabrica. Eso nos llevó a preguntarnos si un compuesto con una fuerte capacidad antioxidante podría proteger el HGF, ya sea previniendo la nitración o compensando la pérdida funcional que causa”, explicó Tatsumi.

• El equipo recurrió a dos compuestos con azufre, conocidos por su fuerte actividad antioxidante: trisulfuro de glutatión (GSSSG) y trisulfuro de ácido lipoico (LASSS). Sus inusuales propiedades químicas han atraído recientemente la atención para el desarrollo farmacéutico.

• En los experimentos iniciales, tanto GSSSG como LASSS suprimieron la nitración de HGF. Pero la actividad de unión al receptor no se restableció por completo, por lo que el equipo aumentó la proporción de HGF.

• Y, ¡Oh sorpresa! En esta mayor proporción, la afinidad de unión del HGF por el c-met aumentó más del doble. Esta mejora apareció solo con LASSS; GSSSG no mostró tal efecto.

“Esto superó nuestras expectativas. Sabíamos que los trisulfuros tenían diversas funciones biológicas, pero nunca esperábamos que simplemente mezclar HGF con LASSS produjera un efecto tan sorprendente”, dijo Tatsumi.

Para probar si este efecto se mantiene en el tejido vivo, los investigadores utilizaron un modelo de ratón de atrofia muscular.

• Los ratones pretratados con LASSS mostraron una nitración significativamente reducida en comparación con los animales no tratados, mientras que GSSSG nuevamente no mostró ningún efecto protector, lo que confirma que el efecto protector de LASSS se transmite desde el laboratorio.

Se necesitarán más estudios en animales envejecidos para confirmar la eficacia y seguridad de LASSS in vivo.

• Lo importante es que los hallazgos pueden abrir un nuevo camino hacia estrategias para mantener la reparación muscular durante el envejecimiento, el reposo prolongado en cama u otras condiciones que impliquen el desuso muscular.

El equipo cree que es probable que los efectos de LASSS en el HGF se apliquen ampliamente, desde humanos hasta animales de compañía como gatos y perros, y en última instancia ayuden a preservar la independencia, la calidad de vida y una vida saludable en años posteriores.

Mito o Verdad: El vecindario influye en la salud cardíaca de las mujeres

Foto de Puwadon Sang-ngern.

Esta es una realidad que lamentablemente podemos ver en distintas partes del mundo: dos barrios en una misma ciudad. En uno, las aceras están sombreadas por árboles, las viviendas son confortables y los centros de trabajo, ocio y salud quedan a pocos minutos caminando. En el otro, las calles son áridas, las viviendas precarias y los servicios, escasos o lejanos. ¿Crees que sus habitantes tienen la misma salud? Lo más probable es que no.

• La llamada “privación” no es solo una cuestión económica: es la acumulación de desventajas que impactan directamente en la vida de las personas. Medirla es esencial para entender y reducir las desigualdades sociales en salud.

• Un estudio a largo plazo dirigido por el Harvard Pilgrim Health Care Institute se concentró en las mujeres y determinó que aquellas que viven en vecindarios desfavorecidos se enfrentan a una peor salud cardíaca y experimentan una disminución más rápida a medida que se acercan a la menopausia.

Los investigadores siguieron a 1.200 mujeres en el este de Massachusetts durante más de 20 años, desde el embarazo hasta la mediana edad.

• El estudio, publicado en Circulation: Population Health and Outcomes, midió la salud cardíaca en cinco puntos de tiempo utilizando una puntuación basada en ocho factores de salud y estilo de vida, incluyendo presión arterial, colesterol, sueño, dieta y actividad física.

Hallazgos clave

Las mujeres que viven en los barrios más vulnerables obtuvieron entre 6 y 10 puntos menos en salud cardíaca durante más de dos décadas de seguimiento, en comparación con aquellas en los vecindarios menos desfavorecidos.

Estas diferencias fueron evidentes tan solo a tres años después de la inscripción y persistieron en la mediana edad.

• También experimentaron descensos más rápidos antes de la menopausia, un período clave para el aumento del riesgo cardiovascular.

• Los factores socioeconómicos también dieron forma a los resultados. Las mujeres con ingresos más bajos, menos educación o que se identificaron como negras tuvieron puntuaciones de salud cardíaca más bajas a lo largo del estudio.

• Debido a que la enfermedad cardíaca sigue siendo la principal causa de muerte para las mujeres, estos hallazgos destacan cómo la exposición a largo plazo a las condiciones sociales y ambientales da forma al riesgo cardiovascular a lo largo del tiempo.

Incluso las diferencias modestas en las puntuaciones de salud cardíaca pueden importar.

• Investigaciones previas sugieren que pequeñas disminuciones en estas puntuaciones están asociadas con mayores riesgos de enfermedades cardiovasculares y mortalidad, lo que subraya el posible impacto a largo plazo de estas disparidades.

“Nuestro estudio muestra que la salud del corazón en la mediana edad está moldeada por más que elecciones personales. Los ingresos, la educación y las condiciones del vecindario pueden desempeñar un papel”, explico el autor principal y profesor asociado de la Escuela de Medicina de Harvard en el Harvard Pilgrim Health Care Institute, Izzuddin Aris.

• Las condiciones del vecindario continuaron afectando la salud del corazón incluso después de que los investigadores consideraran los ingresos y la educación.

• Las mujeres que vivieron durante años en vecindarios altamente vulnerables tuvieron puntuaciones persistentemente más bajas y peores trayectorias de salud cardiovascular.

“Los años anteriores y alrededor de la menopausia pueden ser un momento importante para apoyar la salud cardíaca de las mujeres. Esto es especialmente cierto para las mujeres que viven en vecindarios con pocos recursos”, agregó Aris.

Los hallazgos destacan las oportunidades para mejorar el acceso a alimentos saludables, lugares seguros para estar activo y atención médica de calidad para que las mujeres puedan proteger la salud de su corazón a lo largo del tiempo.

Chat con la Especialista: el circuito que permite que tu cerebro piense y vea

Las trayectorias coloreadas muestran cómo la actividad neuronal evoluciona de manera diferente según la información relevante en cada momento. Crédito: Ingeniería de Columbia/Nuttida Rungratsameetaweemana.

Seguramente aprendiste que nuestros ojos captan información bruta del entorno y la transmiten a través de una serie de nervios y estaciones intermedias que se adentran en el cerebro, hasta llegar a la corteza. Allí, comienza el pensamiento, ya que la información se procesa y se utiliza para tareas superiores como el razonamiento, el juicio y la toma de decisiones.

• Sin embargo, hoy un grupo de investigadores, liderados por la profesora de Ingeniería Biomédica en la Universidad de Columbia, Nuttida Rungratsameetaweemana cuestiona esta teoría.

• El año pasado, el equipo publicó imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) que mostraban niveles inesperados de actividad en las áreas visuales más tempranas de la corteza: las regiones que reciben primero las señales visuales.

• En lugar de transmitir pasivamente lo que captan los ojos, esas áreas tempranas parecían procesar la misma información de manera diferente, según lo que estuviera haciendo el participante en la investigación.

Cuando se le pedía que clasificara formas según un conjunto de reglas, el sistema visual temprano de un participante se comportaba de una manera. Cuando se le pedía que aplicara un conjunto diferente de reglas a la misma forma, se comportaba de manera diferente.

• En un nuevo artículo publicado en PLOS Biology, Rungratsameetaweemana y su equipo demuestran cómo el cerebro podría lograr esto.

• Crearon una red neuronal simple que sigue muchas de las reglas que rigen los cerebros reales. Al igual que el cerebro, su modelo contenía una clase de neuronas que impulsan a otras neuronas a activarse y otra clase que suprime la activación.

• El equipo hizo que el modelo realizara una tarea similar a la que habían llevado a cabo los participantes humanos en una máquina de resonancia magnética funcional (fMRI).

Al analizar el modelo para comprender cómo la red neuronal había resuelto el problema, los investigadores descubrieron que se basaba en una disposición específica de neuronas digitales. Las neuronas inhibitorias que suprimen a otras neuronas inhibitorias parecen transmitir información clave desde la parte del sistema encargada del “pensamiento” a la parte del sistema encargada de la “sensación”.

• Para comprobar si ese cableado era esencial, debilitaron esas conexiones en el modelo, y su capacidad para alternar entre tareas se desmoronó: debilitar otros tipos de conexiones no afectó significativamente el rendimiento.

Este patrón también se confirmó en el cerebro vivo. En grabaciones de la corteza visual de ratones, silenciar las células inhibitorias que sustentan este circuito redujo la capacidad de la corteza para seguir el contexto de la tarea, tal como predijo el modelo.

¿Cómo funciona?

Aquí la profesora Rungratsameetaweemana explica más sobre el descubrimiento.

-Esto se basa en el estudio de resonancia magnética funcional del año pasado. ¿Por qué recurrir a los modelos de IA a continuación?

-Una tomografía cerebral ofrece una imagen general del cerebro, pero no permite observar la actividad de las células individuales ni lo que ocurre a nivel de circuitos. Ver qué regiones se activaban y qué patrones de actividad generaban nos impulsó a profundizar. Para comprender el mecanismo, necesitábamos algo que pudiéramos desmontar y modificar, así que recurrimos a los modelos neuronales. Los construimos desde cero, lo que permite observar con precisión cómo la red neuronal resuelve la tarea.

-¿Por qué mantuvieron modelos tan simples?

-Si un modelo posee capacidades que el cerebro no tiene, entonces cualquier cosa que encontremos en él no nos dirá mucho sobre los cerebros reales. Por lo tanto, hicimos lo contrario y construimos algo que solo incluye características que sabemos que son ciertas en biología. Gran parte de esto se basa en trabajos previos de Tomas Gallo Aquino y Robert Kim, coautores principales del artículo, entre otros estudios.

Explica que sabían que existen neuronas excitadoras e inhibidoras, así que las incorporaron. “El cerebro está organizado en una jerarquía, así que en la segunda parte del artículo le dimos a la red dos regiones: un módulo sensorial que recibe la información directamente y un módulo de nivel superior aguas abajo. Luego podemos preguntarnos cómo la red utiliza esos componentes para realizar la tarea”, señala la autora.

-¿Por qué son tan importantes estas conexiones inhibitorias sobre inhibitorias?

-Estas neuronas permiten un control muy preciso sobre cómo se representa la información. Resultan ser cruciales para mantener todo bajo control y asegurar que la información correcta se represente de la manera adecuada. Existen cuatro tipos de conexiones entre estas células, y la que importa para este tipo de procesamiento flexible es la inhibición que actúa sobre la inhibición. Sabemos que es importante porque el modelo falla cuando la eliminamos. Aún desconocemos por qué debe ser este tipo de conexión en particular. Esta cuestión constituye un tema importante para los equipos de investigación de todo el mundo.

-¿Cómo se inició en esta línea de investigación?

-En 2015, comencé a trabajar con pacientes a quienes les faltaba el hipocampo, la región que nos permite formar y retener recuerdos. Si el cerebro fuera realmente modular, perder esa parte central debería impedir realizar muchas funciones. Pero no es así. Estos pacientes aún pueden realizar todo tipo de tareas. Para mí, esa fue la primera evidencia real de que las regiones tempranas del cerebro hacen algo más que simplemente transmitir información sensorial. Y apunta a algo útil: si la información se almacena de forma redundante, se puede perder una parte y aun así seguir funcionando. Creo que así es como realmente funciona el cerebro.

-¿Qué podría significar para la IA?

-Comparemos el cerebro con algo como ChatGPT o un modelo de lenguaje complejo. Podemos hacer mucho más, en muchas más situaciones, con una mínima cantidad de energía, y sin necesidad de entrenarnos con toda la información de internet. El cerebro llegó a este punto gracias a la evolución, a la redundancia inherente a su estructura neuronal. Nuestros modelos son redes neuronales recurrentes, muy diferentes de los transformadores que sustentan los grandes modelos de lenguaje actuales. El objetivo es desentrañar estos principios uno a uno y utilizarlos para lograr una IA más eficiente y adaptable. Este motivo de inhibición sobre inhibición es uno de ellos.

-¿Qué sigue?

-Hemos vuelto a trabajar con seres humanos. Colaboramos estrechamente con investigadores clínicos que monitorizan a pacientes con epilepsia mediante electrodos implantados en el interior del cerebro, lo que nos permite registrar la actividad neuronal directamente mientras realizan tareas cognitivas. Estas mediciones precisas nos proporcionarán datos para contrastar nuestras hipótesis con la actividad neuronal real.

Aquí finaliza esta edición, espero la hayas disfrutado. Recuerda que si tienes algún comentario, duda o información que quieras compartir, puedes escribirme a efectoplacebo@elmostrador.cl Muy buena semana.