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El agua marca la pauta de la actividad cerebral

Un estudio muestra que es el flujo masivo de H2O a las neuronas el que se 've' en las resonancias magnéticas, y no el de la sangre


Científicos de Ginebra (Suiza) han demostrado que los procesos cerebrales que se muestran en las imágenes por resonancia magnética se deben a la entrada masiva de agua en las neuronas al activarse éstas, y no a la afluencia de sangre, que se produce después. Además, el flujo de agua está acoplado con la actividad eléctrica cerebral.





Flujo de agua en las células activadas por los olores. Fuente: Cell Reports.
Flujo de agua en las células activadas por los olores. Fuente: Cell Reports.
Para observar el cerebro en acción, los científicos y los médicos utilizan técnicas de imagen, entre las que la resonancia magnética funcional (fMRI) es la más conocida. Estas técnicas no se basan en observaciones directas de impulsos eléctricos de las neuronas activadas, sino en una de sus consecuencias.

De hecho, esta estimulación desencadena modificaciones fisiológicas en la región cerebral activada, cambios que se hacen visibles por imágenes. Hasta ahora, se creía que estas diferencias eran solamente debido a modificaciones de la afluencia de la sangre hacia las células.

Mediante el uso de imágenes por señales ópticas intrínsecas (IOS), investigadores de la Universidad de Ginebra (Unige, Suiza), han demostrado que, al contrario de lo que se pensaba, está involucrada otra variación fisiológica: las neuronas activadas se hinchan debido a la entrada masiva de agua.

Este descubrimiento proporciona evidencia de que un análisis mucho más fino del funcionamiento del cerebro -y de sus disfunciones- es posible. Los resultados se publican en Cell Reports.

Principalmente se utilizan dos tipos de técnicas de imagen cerebral para determinar qué áreas son estimuladas durante una actividad dada. Una de ellas es la resonancia magnética funcional, que refleja el cambio de nivel de oxígeno y las variaciones del flujo de sangre en las regiones excitados.

La localización de estas áreas se basa en un fenómeno denominado BOLD (Dependiente del Nivel Oxígeno en Sangre), relacionado con las propiedades magnéticas de la hemoglobina, que varían de acuerdo a su estado de oxigenación.

La otra técnica de formación de imágenes, denominada señales ópticas intrínsecas (IOS), detecta modificaciones de la refracción de la luz en las células cerebrales en acción, mediante el registro de una intensidad luminosa menor en las zonas activadas.

Este método se utiliza como una alternativa a la resonancia magnética funcional, en particular cuando un campo magnético puede interferir en el examen. Hasta ahora, los científicos pensaban que esta modificación del comportamiento de la luz también se debía a los cambios hemodinámicos (de la sangre).

Efecto inesperado

Alan Carleton, profesor del Departamento de Neurociencias Fundamentales de la Facultad de Medicina de la UniGe, utiliza imágenes IOS para observar el funcionamiento del bulbo olfatorio. "Obtenemos imágenes muy contrastadas en respuesta a un olor, porque miles de células sensoriales de la nariz que expresan el mismo receptor olfativo convergen en un volumen muy pequeño del cerebro".

"Nos sorprendió sin embargo observar que, si bien las señales son visibles inmediatamente después de la emisión del estímulo sensorial, el flujo de sangre no se altera hasta más de un segundo más tarde", explica el científico en la nota de prensa de la universidad, recogida por Newswise. La brecha temporal es suficientemente importante como para confirmar que, en contra de un consenso bien establecido, la señal detectada no tiene origen hemodinámico.

¿Cuál es el origen celular de las señales? En colaboración con el equipo de Iván Rodríguez, profesor del Departamento de Genética y Evolución de la Facultad de Ciencias de la UniGe, se estudió la actividad eléctrica de las distintas células implicadas en la respuesta a los olores. Esto se hizo con ratones modificados genéticamente, de modo que cada tipo de célula del bulbo olfatorio se volviera fluorescente cuando fuera estimulada.

"No se encontró ninguna señal relacionada con un cambio en la oxigenación de la hemoglobina. Sin embargo, se observó una señal emitida por las propias neuronas sensoriales, en respuesta a su propia actividad eléctrica", dice el investigador.

La señal del agua

¿Qué refleja esta señal? Los investigadores descubrieron que su origen es la entrada de agua en la neurona activa, a nivel de su axón, el "cable" a través del cual el impulso eléctrico se propaga hacia otra célula. Además, demostraron que la señal de imagen -el flujo de agua en los axones- se acopla directamente con la actividad eléctrica.

"Observamos un efecto mecánico e inmediato de activación de la neurona, en lugar de una modificación del flujo sanguíneo posterior", apunta Carleton. De este modo, se evitan las incertidumbres de la interpretación de las señales relacionadas con los flujos de sangre, que, al tener un cierto retraso y actúar de manera más global en la región cerebral estudiada, no reflejan con exactitud la zona activada.

Los movimientos de agua observados gracias a las imágenes IOS se pueden detectar también por resonancia magnética funcional.

Los científicos ginebrinos ofrecen por tanto la demostración del mecanismo celular que tiene lugar, lo que demuestra el potencial de este método. "Ambos tipos de técnica de imagen convergen: la observación de los movimientos del agua, en lugar de examinar la oxigenación de la sangre, mejora la localización de las neuronas activas y permite detectar patologías potenciales. El problema no radica en el hecho de observar una señal, sino en determinar su origen", concluye Rodríguez.

Referencia bibliográfica:

Roberto Vincis, Samuel Lagier, Dimitri Van De Ville, Ivan Rodriguez, Alan Carleton. Sensory-Evoked Intrinsic Imaging Signals in the Olfactory Bulb Are Independent of Neurovascular Coupling. Cell Reports (2015). DOI: 10.1016/j.celrep.2015.06.016


Viernes, 3 de Julio 2015
Newswise/T21
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Nota



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1.Publicado por Eduardo Coli el 07/07/2015 00:57
“El agua marca la pauta de la actividad cerebral”

No siempre coincido con los objetivos y las construcciones, como con los estudios de la ciencia, pero en esta ocasión, la ciencia parece coincidir con mis intentos de traducción de la actividad poética del agua a conceptos y palabras. Con la que me la intento representar en su importancia y majestuosos trabajos. Siempre refiriéndome al poder creador del agua.


El agua…
de los caminos
de los ríos
de la banquina
de las pocilgas
y del fondo
de los cadáveres
actúa en silencio.

El agua….
en el tránsito
los desplazamientos
de la noche y el día
en el lento crecimiento
de las coronillas
por los senderos
más insólitos
e insospechados
del andar del mundo
se mueve
a través de tus huesos.

El agua…
en las mutaciones
de la papa y el maíz
en la madurez del trigo
en la explosión
de ternura
que se libera
por tus manos
a cada latido
hacia el trabajo
por medio
de tus pies.

El agua
en el pan caliente
que cruje entre los dientes
se disuelve y diluye
en la amortiguación
de tu hambre

El agua
arrastrando
la sal
el azúcar
la luz
la oscuridad
los secretos
de la tierra
la intensidad
de los vientos
los misterios
del vuelo y el tiempo.

El agua
en tu boca
poblando de amaneceres
el torrente de tus sueños
por otros rastros
inundada de selva
precipitándose
en tus arterias
asomándose
por tus ojos
en el relámpago
de tu risa

El agua
en tus manos
por otros mundos
para alcanzar la tierra
las voces de los mares
corriendo por tus pies.



Esta locura
este suicidio
naufragio
de lo biodegradable
se sostiene
por la palabra
que no se hace agua
en tus sueños
que no dispara
colores
desde tus entrañas



La acción
es como el agua
te da la vida
en cuanto
te la toma
te hace
en cuanto te deshace
te la trae
en cuanto te la lleva
igual que con la vida
de nuestros sueños
y pensamientos
cuando son electrificados
por los relámpagos
de su descarga


La poesía
sin voz
sin palabra
se mueve
empapándolo
todo
de sentido
insinuándose
por la curvatura
de tus pechos
como el agua
que se desplaza
por los troncos
del cardo
y la rosa


El sonido
del agua
con su memoria
perfumada
de camino
y selva
de montaña
y piedra
de huesos
y manos
aun irrumpen
en mi



No te doy
la palabra
para que mientas
para someter
y esclavizar
la vida
a tu voluntad
te la brindo
para que la emplees
a cada instante
como instrumento
herramienta para
crear
curar
amar
cuidar
defender
y alimentar
el poder
y la belleza
del agua
que tomas
de la mujer
que besas
del niño
que abrazas


La vida
depende
de no
abandonar
el abrazo
el beso
la tierra
que piso
el agua
que bebo
el mundo
que respiro
el que se describe
por el juego
y el ser
de todo niño

Siento necesidad
urgencia
de volverme
de olvidarme
de todo lo aprendido
tomado y retenido
para volver a ser
agua de lluvia
y camino
para moverme
por los subsuelos
por los senderos
no del todo claros
ni visibles
del cardo y la espiga
por las raíces
de los árboles
las chilcas
por detrás de los ojos
la mirada

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