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La ciencia no da crédito: descubren un ‘sistema de alcantarillado’ que elimina residuos del cerebro mientras dormimos

  • Janire Manzanas
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Un equipo de la Universidad de Oulu, en Finlandia, ha identificado un mecanismo en el cerebro humano que actúa como «sistema de alcantarillado» durante el sueño. El hallazgo, descrito en dos estudios publicados en Advanced Science y PNAS, ofrece una nueva perspectiva sobre cómo el encéfalo elimina residuos mientras el organismo descansa. Durante el sueño, el cerebro pone en marcha una especie de “sistema de alcantarillado” biológico que facilita la circulación de fluidos y la eliminación de desechos metabólicos.

Aunque se trata de una comparación metafórica, ayuda a comprender un proceso fisiológico complejo que hasta ahora no se había observado con este nivel de detalle. La clave del avance reside en una técnica de resonancia magnética ultrarrápida desarrollada por el grupo de neuroimagen funcional de Oulu. Este sistema permite seguir el movimiento de las moléculas de agua en el líquido cefalorraquídeo en tan solo cinco minutos y sin necesidad de utilizar agentes de contraste. Gracias a ello, los investigadores han podido medir con mayor precisión cómo varían los flujos cerebrales entre los estados de vigilia y sueño.

El cerebro elimina residuos durante el sueño

Según los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos (NIH, por sus siglas en inglés), «mientras duerme, su cerebro trabaja. Por ejemplo, dormir ayuda a preparar a su cerebro para aprender, recordar y crear. El cerebro tiene un sistema de drenaje que elimina las toxinas durante el sueño».

Los investigadores comprobaron que, durante el sueño, las pulsaciones naturales que impulsan el movimiento de la sangre y del líquido cefalorraquídeo modifican su comportamiento. En concreto, las pulsaciones respiratorias y las ondas vasomotoras, que contribuyen al transporte interno de fluidos en el cerebro, se intensifican, mientras que las cardíacas reducen su ritmo. Este reajuste parece favorecer una filtración más eficiente del agua en el tejido cerebral.

Este cambio no es menor, ya que indica que el cerebro dormido reorganiza parte de su actividad para optimizar su propio proceso de depuración. A medida que los vasos sanguíneos se dilatan y disminuye la presión arterial, la propagación de determinadas ondas internas aumenta su velocidad. Según el equipo finlandés, este fenómeno encaja con una fase de mayor eficacia en la eliminación de sustancias de desecho acumuladas durante la actividad neuronal.

El profesor Vesa Kiviniemi, responsable del estudio, explicó que durante el sueño «las ondas vasomotoras, en particular, pulsaciones lentas por debajo de 0,1 hercios, comienzan a influir localmente no solo en el movimiento de fluidos, sino también en la actividad eléctrica del cerebro». En estas regiones, el «ritmo de limpieza» cerebral aumenta de forma notable durante el sueño. La relación inversa entre las pulsaciones y la actividad eléctrica no sólo cuestiona las concepciones tradicionales sobre el funcionamiento del cerebro en estado de reposo, sino que también plantea nuevas preguntas sobre sus posibles implicaciones para la salud cerebral a largo plazo.

Una de las aplicaciones que plantean los investigadores es la monitorización del envejecimiento cerebral. Los datos disponibles indican que la eficiencia de la circulación del líquido cefalorraquídeo disminuye con la edad, lo que favorece la acumulación de desechos y el deterioro cognitivo. Kiviniemi señaló: «Los nuevos métodos de medición abren la posibilidad de monitorizar (y en el futuro, potencialmente tratar) los cambios relacionados con la edad en la dinámica del líquido cefalorraquídeo2.

En el ámbito tecnológico, el equipo de Oulu ha desarrollado también dispositivos portátiles capaces de registrar la actividad eléctrica cerebral y el flujo sanguíneo durante el sueño, lo que permite evaluar la depuración cerebral sin necesidad de recurrir a resonancia magnética. Las mediciones obtenidas con esta tecnología muestran una alta concordancia con los resultados de los exámenes por imagen, lo que sugiere su posible incorporación en entornos clínicos y diagnósticos rutinarios en un futuro cercano.

Investigación

Su primer estudio, publicado en febrero, evaluó la capacidad de su técnica de encefalografía por resonancia magnética para registrar los cambios de pulso y del flujo de líquido en los cerebros de 22 voluntarios, tanto durante el sueño como en vigilia. El segundo trabajo, publicado en marzo en Proceedings of the National Academy of Sciences, combinó estos métodos de resonancia con el seguimiento de la oxigenación sanguínea dependiente del nivel, los flujos de líquido craneal, así como monitorización infrarroja y DC-EEG en tiempo real, analizando patrones de sueño y vigilia en 24 voluntarios.

Todo el proceso se puede completar en unos cinco minutos, aunque para cada voluntario se registraron aproximadamente 46 minutos de vigilia y cerca de una hora de sueño en distintos estados. El equipo de Kiviniemi observó que el flujo direccional intenso hacia las neuronas durante la vigilia cambiaba cuando los 24 voluntarios, jóvenes y sanos, dormían. «Durante el sueño estas interacciones cambiaban de forma que la direccionalidad de la red se perdía y las interacciones se volvían más bidireccionales», señalaron en su segundo estudio. Este aumento de la bidireccionalidad era especialmente evidente en regiones del cerebro relacionadas con la función sensorial y procesos cognitivos, como la ínsula posterior, el tálamo y el cerebelo superior.