Un estudio con ratones revela cómo el cerebro saca la basura durante el sueño

Un nuevo estudio con ratones da un nuevo significado al viejo adagio de que una buena noche de sueño despeja la mente.

Investigadores del Centro Médico de la Universidad de Rochester han descubierto que un sistema recientemente descubierto que elimina los desechos del cerebro está principalmente activo durante el sueño.

"Este estudio muestra que el cerebro tiene diferentes estados funcionales cuando está dormido y cuando está despierto", dijo Maiken Nedergaard, M.D., D.M.Sc., codirector del Centro de Neuromedicina Traslacional del Centro Médico de la Universidad de Rochester y autor principal del estudio.

"De hecho, la naturaleza reparadora del sueño parece ser el resultado de la eliminación activa de los subproductos de la actividad neuronal que se acumulan durante la vigilia".

El estudio, publicado en la revista Ciencias, revela que el método único de eliminación de desechos del cerebro, conocido como sistema glifático, es muy activo durante el sueño, eliminando las toxinas responsables de la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos neurológicos.

Los investigadores también encontraron que durante el sueño las células del cerebro se reducen de tamaño, lo que permite eliminar los desechos de manera más eficaz.

Los nuevos hallazgos son el resultado del descubrimiento el año pasado por Nedergaard y sus colegas de un sistema previamente desconocido de eliminación de desechos que es exclusivo del cerebro.

El sistema responsable de eliminar los desechos celulares en el resto del cuerpo, el sistema linfático, no se extiende al cerebro, anotó el investigador. Esto se debe a que el cerebro mantiene su propio “ecosistema” cerrado y está protegido por un complejo sistema de pasarelas moleculares, conocido como barrera hematoencefálica, que controla lo que entra y sale del cerebro.

Usando nuevas tecnologías de imágenes, a saber, microscopía de dos fotos, los científicos pudieron observar en ratones, cuyos cerebros son notablemente similares a los humanos, lo que equivale a un sistema de tuberías. Bombea líquido cefalorraquídeo (LCR) a través del tejido del cerebro, expulsando los desechos de regreso al sistema circulatorio, donde finalmente llega al sistema de circulación sanguínea general y, en última instancia, al hígado.

La eliminación oportuna de los desechos del cerebro es esencial, donde la acumulación incontrolada de proteínas tóxicas como la beta amiloide puede provocar la enfermedad de Alzheimer, explican los investigadores. De hecho, casi todas las enfermedades neurodegenerativas están asociadas con la acumulación de productos de desecho celular, añaden los investigadores.

Una de las pistas de que el sistema glifático puede estar más activo durante el sueño fue el hecho de que la cantidad de energía consumida por el cerebro no disminuye drásticamente mientras dormimos, explican los investigadores. Debido a que bombear LCR demanda una gran cantidad de energía, los investigadores especularon que el proceso de limpieza puede no ser compatible con las funciones que el cerebro debe realizar cuando estamos despiertos y procesando información activamente.

A través de una serie de experimentos en ratones, los investigadores observaron que el sistema glifático era casi 10 veces más activo durante el sueño y que el cerebro dormido eliminaba significativamente más beta amiloide.

“El cerebro solo tiene una energía limitada a su disposición y parece que debe elegir entre dos estados funcionales diferentes: despierto y consciente o dormido y limpiando”, dijo Nedergaard.

“Puedes pensar en ello como tener una fiesta en casa. Puedes entretener a los invitados o limpiar la casa, pero no puedes hacer ambas cosas al mismo tiempo ".

Otro hallazgo que sorprendió a los investigadores fue que las células del cerebro se "encogen" en un 60 por ciento durante el sueño. Esta contracción crea más espacio entre las células y permite que el LCR se lave más libremente a través del tejido cerebral, dijeron.

Los investigadores dijeron que también observaron que una hormona llamada noradrenalina es menos activa durante el sueño. Se sabe que este neurotransmisor se libera en ráfagas cuando el cerebro necesita estar alerta, generalmente en respuesta al miedo u otro estímulo externo.

Los investigadores especulan que la noradrenalina puede servir como un "regulador maestro" que controla la contracción y expansión de las células del cerebro durante los ciclos de sueño-vigilia.

“Estos hallazgos tienen implicaciones significativas para el tratamiento de la enfermedad del 'cerebro sucio' como el Alzheimer”, dijo Nedergaard.

"Comprender con precisión cómo y cuándo el cerebro activa el sistema glifático y elimina los desechos es un primer paso fundamental en los esfuerzos por modular potencialmente este sistema y hacer que funcione de manera más eficiente".

Fuente: Centro Médico de la Universidad de Rochester