Los neurocientíficos enlacen las ondas cerebrales con el consumo de energía

Los diferentes estados cerebrales producen ondas de actividad eléctrica. Estos patrones de cambian aún más dramáticamente cuando el cerebro entra en ciertos estados de eposo durante la anestesia general o estado de coma.

Investigadores de MIT y Harvard han descubierto la manera de un estado, como el reposo, conocido como supresión de explosión. El hallazgo, publicado en la edición digital de Proceedings of the National Academy of Sciences la semana del 06 de febrero, podría ayudar a los investigadores a monitorear mejor los otros estados en los que se produce la supresión de explosión. Por ejemplo, se observa también en los cerebros de víctimas de ataques cardíacos, que son enfriados para evitar daño cerebral debido a la falta de oxígeno, y en los cerebros de los pacientes deliberadamente colocados en un coma médico para tratar una lesión cerebral traumática o convulsiones intratables.

Durante la supresión de explosión, el cerebro está en silencio durante varios segundos en momentos marcados por las explosiones cortas de la actividad. Emery Brown, un profesor del MIT de ciencias cerebrales, se propuso estudiar la supresión de la explosión en el cerebro anestesiado y otros estados del cerebro con la esperanza de descubrir un mecanismo fundamental para que el patrón se presenta . Este conocimiento podría ayudar a los científicos calcular la cantidad de supresión de explosión que es necesaria para la protección óptima del cerebro durante la hipotermia inducida, cuando este estado se ha creado deliberadamente.

«La pregunta es, ¿cómo se sabe que los pacientes están lo suficientemente protegidos por el cerebro? ¿Deberían tener una explosión cada segundo? O uno cada cinco segundos? »

Modelado de la actividad eléctrica

ShiNung Ching, un postdoctorado en el laboratorio de Brown y autor principal del artículo de PNAS, desarrolló un modelo para describir cómo surge la supresión de explosión, con base en el comportamiento de las neuronas en el cerebro. El disparo de las neuronas es controlada por la actividad de los canales que permiten iones tales como sodio y potasio a fluir dentro y fuera de la célula, alterando su tensión.
Para cada neurona, «somos capaces de modelar matemáticamente el flujo de iones dentro y fuera del cuerpo celular a través de la membrana», dice Ching. En este estudio, el equipo combinó muchas neuronas para crear un modelo de una red de gran cerebro. Al mostrar cómo la refrigeración y ciertos fármacos anestésicos reducen el uso del cerebro de ATP (moneda energética de la célula), los investigadores fueron capaces de generar los patrones de descarga-supresión en consonancia con los que realmente se ve en pacientes humanos.

Esta es la primera vez que las reducciones en la actividad metabólica en el nivel de las neuronas se han vinculado a punto de estallar la supresión, y sugiere que el cerebro utiliza probable la supresión brusca de conservar la energía vital en momentos de trauma.

«Lo realmente interesante de esto es la idea de que la regulación metabólica de las reservas de energía celular juega un papel en la dinámica observada de EEG. Esa es una forma diferente de pensar sobre los determinantes de la EEG «, dice Nicholas Schiff, profesor de neurología y neurociencia en el Weill Cornell Medical College, que no participó en esta investigación.

El cerebro en desarrollo

La supresión brusca también se observa en los bebés que nacen antes de tiempo. A medida que estos niños crecen, sus patrones cerebrales se mueven en el patrón continuo normal. Brown especula que en los bebés prematuros, el cerebro puede proteger a sí mismo por la conservación de la energía.

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