Cuando un guepardo persigue a una gacela, no es la velocidad bruta la que predice el resultado de la competencia. En cambio, es el animal que mide mejor sus movimientos que tiene la ventaja. Esa capacidad de guiar conscientemente los movimientos durante un período de tiempo de unos pocos segundos esuna habilidad de pensamiento simple pero universal en mamíferos. También es una habilidad que se ve constantemente afectada en pacientes con enfermedad de Parkinson EP, y para el neurólogo de la Universidad de Iowa, Nandakumar Narayanan, que hace del "tiempo" una herramienta ideal para estudiar problemas cognitivos en la EP.
La enfermedad de Parkinson es causada por la pérdida de la dopamina química de señalización cerebral y afecta a aproximadamente 1 millón de personas en los Estados Unidos. Se considera más comúnmente como una enfermedad que causa problemas de movimiento, pero los neurólogos ahora saben que la EP puede afectar significativamente a los pacientes 'pensamiento o habilidades cognitivas también.
"Los problemas cognitivos asociados con la EP son muy debilitantes", dice Narayanan, MD, PhD, profesor asistente de neurología de la UI. "Afectan la calidad de vida al causar la pérdida de la capacidad de trabajar, la colocación en hogares de ancianos, caídas y un aumentocostos de atención médica. Tenemos muchos tratamientos excelentes para los síntomas motores de la enfermedad de Parkinson, pero es muy poco lo que puedo hacer para tratar los síntomas cognitivos, y eso es muy frustrante para mí ".
Trabajando en el laboratorio y la clínica, Narayanan y su equipo registran la actividad cerebral en ratones y humanos mientras realizan tareas simples de sincronización. Los científicos también usan diversas tecnologías genéticas para manipular y estudiar la actividad cerebral en los ratones. Estos experimentos ayudan a revelarel neurocircuito que controla la capacidad de sincronización y explica cómo este simple proceso cognitivo se ve interrumpido por la falta de dopamina.
En un nuevo estudio, publicado en línea el 15 de diciembre en la revista Biología actual , los investigadores muestran por primera vez que la estimulación cerebral de neuronas específicas a una frecuencia específica puede mejorar el tiempo en ratones a los que les falta dopamina. Los resultados implican que, al menos en teoría, podría ser posible utilizar la estimulación cerebral para mejorarproblemas cognitivos causados por la EP y posiblemente también otros trastornos cognitivos.
El equipo estudió a 12 pacientes con EP y demostró que su capacidad para juzgar un período de tiempo 12 segundos era mucho más pobre que las personas sin EP. Las mediciones de la actividad cerebral de la corteza frontal utilizando EEG electroencefalografía mostraron que los pacientes con EP erantambién falta una onda cerebral específica conocida como la onda delta, que realiza ciclos a una frecuencia de aproximadamente 1-4 veces por segundo 1-4 Hertz, mientras realizaban la tarea de sincronización.
Como era de esperar, los ratones que carecían de dopamina en su corteza frontal también se desempeñaron mal en una tarea de sincronización. Sin embargo, el equipo estaba emocionado de descubrir que a los animales también les faltaba el ritmo delta, lo que sugiere que esta señal neuronal específica dependiente de dopamina podríaser importante para las habilidades de tiempo.
En la corteza frontal, la dopamina normalmente activa las neuronas con receptores de dopamina D1. El equipo de la UI, incluido Young-Cho Kim, PhD, primer autor del estudio y becario postdoctoral en el laboratorio de Narayanan, alteró genéticamente a los ratones para que las neuronas D1podría activarse artificialmente usando pulsos de luz. Cuando los investigadores pulsaron la luz a la misma frecuencia que la señal de onda delta faltante - 2 Hertz - los ratones recuperaron su capacidad para realizar la tarea de sincronización.
"Esto fue asombroso", dice Narayanan. "Por primera vez somos capaces de administrar estimulación cerebral para mejorar un comportamiento cognitivo".
"Cuando estimulamos las neuronas D1 en ratones normales, no mejoramos su sincronización", agrega. "Pero en ratones que tienen un deterioro cognitivo temporización debido a la pérdida de dopamina, podemos mejorar esos ratones. Los resultados sugierenque, en teoría, administrar estimulación cerebral específica, selectiva y específica podría mejorar algunos de los aspectos cognitivos de la pérdida de dopamina en la enfermedad de Parkinson ".
La estimulación cerebral ya se usa para tratar a algunos pacientes con EP, pero la terapia se dirige a áreas específicas del cerebro que son importantes para el control motor no la corteza frontal y solo mejora los problemas de movimiento de la EP. Los nuevos hallazgos sugieren una estimulación precisa deLas redes neuronales específicas en la corteza también podrían formar la base de nuevas terapias que mejoran los procesos cognitivos que dependen de la dopamina.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Iowa Health Care . Original escrito por Jennifer Brown. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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