El cerebro activa su sistema de limpieza durante el sueño

Los científicos han identificado el sueño como un momento crucial para el mantenimiento del cerebro. Durante el descanso, el órgano prioriza tareas internas, como la eliminación de desechos metabólicos acumulados durante la vigilia. Este proceso es posible gracias al sistema glinfático, que utiliza el líquido cefalorraquídeo para limpiar el cerebro de desechos metabólicos y moléculas no deseadas, como proteínas dañinas asociadas a enfermedades neurodegenerativas incluidas la proteína amiloide y la tau.

Un nuevo estudio, publicado en la revista Cell, ha dado un paso más al desentrañar cómo funciona este sistema en ratones, pudiéndose extrapolar los resultados obtenidos al funcionamiento en nuestro cerebro. Según los investigadores, las contracciones regulares de los vasos sanguíneos del cerebro, estimuladas por fluctuaciones en los niveles de norepinefrina, son las responsables de mover el líquido cefalorraquídeo y facilitar esta limpieza.

La norepinefrina, o noradrenalina, es un neurotransmisor y hormona esencial en el cuerpo humano. Actúa en el sistema nervioso central y autónomo, regulando funciones como la atención, el estado de alerta, el aprendizaje y el estado de ánimo. También es clave en la respuesta de lucha o huida, aumentando la frecuencia cardíaca y mejorando el flujo sanguíneo a los músculos en situaciones de estrés. En el cerebro, ayuda a regular los ciclos de vigilia y sueño, y su déficit se ha relacionado con trastornos como la depresión y el TDAH.

"La contracción y relajación de los vasos sanguíneos impulsada por la norepinefrina actúa una bomba que hace circular el líquido cefalorraquídeo", explica Maiken Nedergaard, neurocientífica del Centro Médico de la Universidad de Rochester y autora principal del estudio. Investigaciones recientes sugieren que un proceso similar ocurre en los cerebros humanos, como en los ratones.

Oscilaciones en el sueño no REM

El equipo de Nedergaard descubrió que el sistema glinfático opera con mayor eficiencia durante el sueño no REM, una fase en la que el cuerpo se dedica a procesos de renovación celular. Implantando electrodos y fibras ópticas en ratones, los científicos pudieron rastrear cómo el volumen sanguíneo en el cerebro oscilaba siguiendo los picos rítmicos de norepinefrina, un neurotransmisor químicamente similar a la adrenalina.

Los investigadores observaron que estas oscilaciones en la norepinefrina ocurrían aproximadamente cada 50 segundos, y con un leve retraso, los vasos sanguíneos del cerebro se contraían y relajaban. Esto, a su vez, impulsaba el flujo del líquido cefalorraquídeo a través del órgano. Al inyectar una molécula fluorescente que permitiera rastrear este flujo, confirmaron que el líquido penetraba más profundamente en las regiones cercanas al sitio de producción de norepinefrina.

Según Nedergaard, "hemos identificado tal vez el impulsor más importante del flujo glinfático en el sueño no REM". Aunque es probable que otros factores también estén involucrados, este descubrimiento representa un avance significativo en la comprensión de cómo el cerebro se limpia durante el sueño.

El impacto del zolpidem en la limpieza cerebral

Otro hallazgo del estudio se relaciona con el zolpidem, un somnífero ampliamente utilizado conocido. Investigaciones previas habían mostrado que este fármaco altera la actividad cerebral durante el sueño y modifica la duración de sus diferentes fases. Por ello, Nedergaard y su equipo decidieron investigar sus efectos en ratones. Los resultados revelaron que el zolpidem puede alterar el mecanismo de limpieza cerebral al inhibir las oscilaciones de norepinefrina y reducir el flujo del líquido cefalorraquídeo.

Estas conclusiones abren la puerta a la posibilidad de desarrollar nuevos medicamentos para dormir que preserven las funciones de limpieza del cerebro durante el descanso.

Sin embargo, los expertos advierten que este descubrimiento no debe alarmar a quienes usan zolpidem. Laura Lewis, neurocientífica del Instituto Tecnológico de Massachusetts, que no participó en el estudio, señala que "debería ser una prioridad estudiar este medicamento en estudios con seres humanos" para determinar si estos efectos también se producen en nuestro cerebro.

Relevancia para la salud humana

El sistema glinfático fue descrito por primera vez en 2012 por el equipo de Nedergaard, cuando identificaron cómo el líquido cefalorraquídeo utiliza pequeños pasajes junto a los vasos sanguíneos para filtrar desechos metabólicos del cerebro. Su flujo se intensifica durante el sueño, un proceso que, según otros estudios, se encuentra comprometido en enfermedades como el Alzheimer.

Aunque la mayoría de los hallazgos recientes provienen de investigaciones en animales, hay evidencia que sugiere que los humanos también experimentan oscilaciones similares en los niveles de norepinefrina y las pulsaciones de los vasos sanguíneos durante el sueño. Esto plantea la posibilidad de que el mecanismo descrito en ratones funcione de manera similar en los cerebros humanos.

"Es una ciencia excelente", comenta Suzana Herculano-Houzel, neurocientífica de la Universidad de Vanderbilt, quien no estuvo involucrada en el estudio. "Reunieron una serie de pruebas que cuentan una historia bastante convincente".

Estos avances destacan la importancia del sueño para la salud cerebral y abren nuevas líneas de investigación sobre cómo proteger y optimizar el sistema glinfático en humanos. El sueño, más allá de ser un descanso, parece ser esencial para mantener el cerebro en óptimas condiciones de funcionamiento.