El cerebro: una nueva forma de visualizar la actividad cerebral

La intensa actividad del cerebro se puede visualizar mediante el método de imágenes por resonancia magnética. Sin embargo, esta técnica no mide directamente la actividad cerebral, sino los cambios en el flujo sanguíneo que ocurren localmente, lo que lleva a errores de interpretación. Un nuevo método de visualización desarrollado por investigadores de la Universidad de Paris-Saclay permite ser aún más eficiente. Su trabajo ha sido publicado en la revista especializada NeuroImage.

Nuestro cerebro, el órgano más denso en energía del cuerpo humano

El cerebro humano pesa en promedio 1,5 kg, o aproximadamente el 2% del peso corporal de una persona de 60 kg. Sin embargo, no es el miembro más pesado. De hecho, la piel que pesa entre 3 y 4 kg o el intestino delgado con 2 kg es más grande. A pesar de esto, el cerebro solo consume hasta un 20% de la energía absorbida por el cuerpo además de una cantidad significativa de oxígeno. Su actividad metabólica es similar a la de otros dos órganos grandes, el corazón y el hígado.

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Este asombroso órgano denso en energía está formado por dos tipos principales de células. Por otro lado, las neuronas, que son células que pueden ser excitadas por un estímulo que conduce a la formación de un impulso nervioso. El número de un cerebro humano adulto es de aproximadamente 85 mil millones. Por otro lado, las células gliales son como astrocitos. Rodea las neuronas y su función es proporcionar nutrientes y eliminar los productos de desecho de las neuronas. También son más o menos de 85 mil millones.

De estos dos tipos, las neuronas utilizan la mayor parte de la energía para activar, entre otras cosas, proteínas transmembrana llamadas bombas de iones. Se utilizan para transportar iones dentro y fuera de las membranas de las células nerviosas. Las células gliales también necesitan energía para el metabolismo, pero infinitamente menos que las neuronas.

Potencial de acción, una cuestión de sodio y potasio

Esta circulación iónica está en la base del impulso nervioso. Este último es la fuente de todos nuestros procesos cerebrales y de todos nuestros pensamientos. Esto se debe a la entrada de iones sodio en la neurona y a la liberación casi inmediata de potasio, lo que conduce a una breve despolarización de la membrana neuronal, que se transmite paso a paso. A esto se le llama esfuerzo de acción. Cada ion gira a través de un canal específico que se abre y se cierra siguiendo un gradiente electroquímico, pasando de la parte más concentrada a la menos concentrada. Este es un fenómeno que no requiere energía.

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Si posteriormente no se suministra energía, los gradientes electroquímicos serán iguales en cada lado de la membrana y los impulsos nerviosos no circularán. Afortunadamente, la entrada de energía mantiene intacto este gradiente electroquímico al eliminar el sodio de la neurona y entrar en potasio. Este trabajo constante dentro de las neuronas constituye toda la actividad del cerebro y requiere una gran cantidad de energía.

Esta energía se suministra a las bombas de iones de sodio y potasio en las neuronas en forma de ATP (trifosfato de adenosina), una molécula que surge del metabolismo de la glucosa dentro de las mitocondrias de las neuronas.