Nueva investigación publicada hoy en la revista neurona revela cómo el cerebro puede satisfacer sus enormes demandas de energía con un sistema "justo a tiempo" que suministra oxígeno que alimenta las células nerviosas. Los hallazgos podrían arrojar luz sobre enfermedades como el Alzheimer y ayudar a explicar el deterioro cognitivo que acompaña a la enfermedad.
"Nuestros cerebros requieren una gran cantidad de energía y para satisfacer esta demanda, el flujo de sangre debe ser coreografiado con precisión para garantizar que el oxígeno se entregue donde se necesita y cuando se necesita", dijo el Dr. Maiken Nedergaard, MD,DMSc., Codirector del Centro de Neuromedicina Traslacional de la Universidad de Rochester y autor principal del estudio. "Este estudio demuestra que los microvasos en el cerebro juegan un papel clave en la reacción a los picos de demanda y aceleran el flujo de sangre para responder aactividad neuronal "
La energía en el cerebro se genera casi exclusivamente a partir de una forma de metabolismo que requiere oxígeno. Sin embargo, las neuronas solo mantienen una pequeña reserva de energía y estas células requieren un suministro continuo de oxígeno, especialmente cuando las células se disparan y se comunican con sus vecinosDe hecho, las demandas de oxígeno del cerebro son enormes; a pesar de comprender solo el 2 por ciento del cuerpo, nuestros cerebros consumen el 20 por ciento del suministro de oxígeno del cuerpo.
Los científicos han entendido durante mucho tiempo que existe una correlación directa entre la actividad cerebral y el flujo sanguíneo. Utilizando tecnologías de imágenes, han observado que cuando las neuronas comienzan a dispararse, hay un aumento acompañante en el flujo sanguíneo al área del cerebro que está activa.
Lo que no se ha entendido completamente es cómo el sistema de circulación sanguínea en el cerebro "sabe" que necesita aumentar el flujo sanguíneo para responder a la mayor demanda. Esta es una pregunta importante porque a diferencia de otras partes del cuerpo, el cerebroreside en un espacio confinado que restringe la cantidad de sangre que está disponible en cualquier momento dado. En consecuencia, el sistema circulatorio debe ser ajustado con precisión, reaccionando constantemente a los cambios en la demanda al desviar y aumentar el flujo de sangre a donde más se necesita.
El sistema que lleva sangre al cerebro es similar a una red de carreteras que sirve a una ciudad. Si bien las arterias son las principales rutas de suministro al cerebro, la sangre finalmente entrega su carga útil de oxígeno a su destino final a través de una vasta red de capilares más pequeños- o microvasos - que impregnan el tejido cerebral. Si bien algunos científicos han teorizado que las arterias principales son responsables de responder al aumento de la demanda, esencialmente dilatándose para aumentar el flujo sanguíneo, Nedergaard y sus colegas especularon que los capilares debendesempeñan un papel central porque están más cerca de la acción y serían los primeros en detectar la necesidad de más oxígeno.
Para probar esta teoría, los investigadores crearon una pista de carreras en miniatura que imitaba los capilares en el cerebro y colocaban glóbulos rojos en la línea de partida en un extremo. Cuando el nivel de oxígeno en el líquido fuera de los capilares artificiales era alto, las células tomaronsu tiempo cruza al otro lado. Sin embargo, cuando se redujeron los niveles de oxígeno, las células sanguíneas corrieron hacia el otro extremo. También realizaron estos experimentos en los cerebros de animales con los mismos resultados.
Los experimentos demostraron que las células sanguíneas pueden detectar cuando el ambiente fuera de los capilares es bajo en oxígeno, lo que ocurre cuando las neuronas toman más oxígeno para generar energía, y responden apresurándose a entregar más. También observaron que esta respuestasi es muy rápido, ocurre menos de un segundo después de que se extrae oxígeno del tejido circundante.
Este fenómeno es exclusivo de los capilares debido a su tamaño. Las paredes delgadas de los microvasos significan que los niveles de oxígeno en el tejido cerebral adyacente se reflejan dentro de los capilares, lo que puede indicar a los glóbulos rojos que entren en acción.
Los hallazgos podrían tener implicaciones para una serie de trastornos neurológicos, incluida la enfermedad de Alzheimer. Se ha observado que el flujo sanguíneo en los cerebros de las personas con el trastorno se ve afectado en comparación con los cerebros sanos. La dificultad para administrar el oxígeno necesario para la neuronalla actividad puede ayudar a explicar las dificultades cognitivas que son una de las características de la enfermedad.
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Materiales proporcionados por Centro médico de la Universidad de Rochester . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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