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Los investigadores de ETH Zurich demostraron por primera vez que la liberación selectiva del neurotransmisor de norepinefrina reconfigura la comunicación entre redes a gran escala en el cerebro. Sus hallazgos proporcionan información sobre los rápidos procesos neuronales que ocurren en el cerebro durante situaciones estresantes.
Source ETH: En momentos de estrés agudo, por ejemplo, una situación de peligro para la vida en el tráfico, nuestro cerebro tiene solo una fracción de segundo para reaccionar. Enfoca la atención en las señales ambientales más importantes para tomar decisiones de vida o muerte en fracciones de segundo. Para lograr esto, la comunicación eficiente debe establecerse rápidamente entre varias áreas del cerebro, formando las llamadas redes funcionales.
Cómo el cerebro guía estos procesos rápidos aún no está claro. Las pruebas en humanos han sugerido un papel importante para el neurotransmisor de noradrenalina (también llamada noradrenalina), que el cerebro libera en grandes cantidades durante situaciones estresantes. Sin embargo, no es posible examinar directamente esta teoría en personas porque la liberación de noradrenalina no se puede manipular de forma selectiva.
Dos equipos de investigación de ETH Zurich, dirigidos por Johannes Bohacek y Nicole Wenderoth, se han unido para resolver este difícil problema. Las pruebas en animales permitieron a los investigadores demostrar por primera vez que una liberación de norepinefrina era suficiente para conectar varias regiones del cerebro muy rápidamente. En estas pruebas, los científicos aplicaron los últimos trucos genéticos para estimular un pequeño centro en el cerebro de la rata: el locus coeruleus, que suministra norepinefrina a todo el cerebro.
Los investigadores de ETH realizaron imágenes de resonancia magnética (MRI) en tiempo real de los cerebros de animales anestesiados, lo que desencadenó la liberación de noradrenalina del locus coeruleus.
Resultados asombrosos
Los científicos se sorprendieron con los resultados: la liberación selectiva de noradrenalina ha restaurado los patrones de conectividad entre diferentes regiones del cerebro de una manera que es extremadamente similar a los cambios observados en humanos expuestos al estrés agudo. Las redes que procesan estímulos sensoriales, como el centro visual y auditivo del cerebro, mostraron el mayor incremento en la actividad. Un aumento similar en la actividad se observó en la red de la amígdala, que se asocia con estados de ansiedad.
Valerio Zerbi, primer autor del estudio publicado y experto en técnicas de resonancia magnética en ratones, se sorprendió: «No podía creer que estuviéramos viendo efectos tan fuertes». Además, los investigadores pudieron demostrar que las áreas del cerebro con una respuesta particularmente fuerte a la liberación de estrés similar a la noradrenalina también tienen una gran cantidad de receptores específicos para detectarla.
«En general, nuestros resultados muestran que las modernas técnicas de imagen en modelos animales pueden revelar correlaciones que nos permiten entender las funciones fundamentales del cerebro en los humanos», dice Bohacek. Los investigadores esperan usar análisis similares en humanos para diagnosticar la hiperactividad patológica del sistema de norepinefrina, que se asocia con ansiedad y trastornos de pánico.
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