Un estudio, el primero de su tipo, dirigido por investigadores del estado de Georgia, revela información nueva y sorprendente sobre la relación entre la actividad de las neuronas y el flujo sanguíneo en las profundidades del cerebro, además de cómo el cerebro se ve afectado por el consumo de sal.
Cuando las neuronas se activan, normalmente se produce un rápido aumento del flujo sanguíneo en la zona. Esta relación se conoce como acoplamiento neurovascular o hiperemia funcional y se produce a través de la dilatación de los vasos sanguíneos del cerebro llamados arteriolas. Las imágenes de recursos magnéticos funcionales (IRMf) se basan en el concepto de acoplamiento neurovascular:los expertos buscan áreas de flujo sanguíneo débil para diagnosticar trastornos cerebrales.
Sin embargo, los estudios previos del acoplamiento neurovascular se han limitado a áreas superficiales del cerebro (como la corteza cerebral) y los científicos han examinado principalmente cómo cambia el flujo sanguíneo en respuesta a los estímulos sensoriales que provienen del entorno (como los estímulos visuales o auditivos). Poco se sabe acerca de si los mismos principios se aplican a las regiones cerebrales más profundas sintonizadas con los estímulos producidos por el propio cuerpo, conocidas como señales interoceptivas.
Para estudiar esta relación en las regiones profundas del cerebro, un equipo interdisciplinario de científicos dirigido por el Dr. Javier Stern, profesor de neurociencia en el estado de Georgia y director del Centro de Neuroinflamación y Enfermedades Cardiometabólicas de la universidad, desarrolló un enfoque novedoso que combina técnicas quirúrgicas y estado- neuroimagen de última generación. El equipo se centró en el hipotálamo, una región cerebral profunda involucrada en funciones corporales críticas, como beber, comer, regular la temperatura corporal y reproducirse. El estudio, publicado en la revista Cell Reports , examinó cómo cambiaba el flujo de sangre al hipotálamo en respuesta a la ingesta de sal.
“Elegimos la sal porque el cuerpo necesita controlar los niveles de sodio con mucha precisión. Incluso tenemos células específicas que detectan cuánta sal hay en la sangre”, dijo Stern. “Cuando ingieres alimentos salados, el cerebro lo detecta y activa una serie de mecanismos compensatorios para que los niveles de sodio vuelvan a bajar”.
El cuerpo hace esto en parte al activar las neuronas que desencadenan la liberación de vasopresina, una hormona antidiurética que desempeña un papel clave en el mantenimiento de la concentración adecuada de sal. En contraste con estudios previos que observaron un vínculo positivo entre la actividad de las neuronas y el aumento del flujo sanguíneo, los investigadores encontraron una disminución en el flujo sanguíneo a medida que las neuronas se activaban en el hipotálamo.
“Los hallazgos nos sorprendieron porque vimos vasoconstricción, que es lo opuesto a lo que la mayoría de las personas describieron en la corteza en respuesta a un estímulo sensorial”, dijo Stern. “Normalmente se observa un flujo sanguíneo reducido en la corteza en el caso de enfermedades como el Alzheimer o después de un accidente cerebrovascular o isquemia”.
El equipo denominó al fenómeno "acoplamiento neurovascular inverso", o una disminución en el flujo sanguíneo que produce hipoxia. También observaron otras diferencias:en la corteza, las respuestas vasculares a los estímulos están muy localizadas y la dilatación se produce rápidamente. En el hipotálamo, la respuesta fue difusa y tuvo lugar lentamente, durante un largo período de tiempo.
“Cuando comemos mucha sal, nuestros niveles de sodio se mantienen elevados durante mucho tiempo”, dijo Stern. "Creemos que la hipoxia es un mecanismo que fortalece la capacidad de las neuronas para responder a la estimulación salina sostenida, lo que les permite permanecer activas durante un período prolongado".
Los hallazgos plantean preguntas interesantes sobre cómo la hipertensión puede afectar al cerebro. Se cree que entre el 50 y el 60 por ciento de la hipertensión depende de la sal, provocada por el consumo excesivo de sal. El equipo de investigación planea estudiar este mecanismo de acoplamiento neurovascular inverso en modelos animales para determinar si contribuye a la patología de la hipertensión dependiente de la sal. Además, esperan utilizar su enfoque para estudiar otras regiones y enfermedades del cerebro, como la depresión, la obesidad y las enfermedades neurodegenerativas.
“Si ingieres mucha sal de forma crónica, tendrás una hiperactivación de las neuronas de vasopresina. Este mecanismo puede inducir una hipoxia excesiva, lo que podría provocar daños en los tejidos del cerebro”, dijo Stern. "Si podemos comprender mejor este proceso, podemos idear nuevos objetivos para detener esta activación dependiente de la hipoxia y tal vez mejorar los resultados de las personas con presión arterial alta dependiente de la sal".
Referencia:"El acoplamiento neurovascular inverso contribuye a la excitación por retroalimentación positiva de las neuronas de vasopresina durante un desafío homeostático sistémico" por Ranjan K. Roy, Ferdinand Althammer, Alexander J. Seymour, Wenting Du, Vinicia C. Biancardi, Jordan P. Hamm, Jessica A. Filosa, Colin H. Brown y Javier E. Stern, 2 de noviembre de 2021, Informes de celda .
DOI:10.1016/j.celrep.2021.109925
Los autores del estudio incluyen a Ranjan Roy y Ferdinand Althammer, investigadores postdoctorales en el Centro de Neuroinflamación y Enfermedades Cardiometabólicas, Jordan Hamm, profesor asistente de neurociencia en el estado de Georgia, y colegas de la Universidad de Otago en Nueva Zelanda, la Universidad de Augusta y la Universidad de Auburn. La investigación fue apoyada por el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares.
