Los pulsos de ultrasonido en el cerebro envían a los ratones a un estado de hibernación
Para muchos animales, la vida es un ciclo de escasez y abundancia. Las criaturas que hibernan se acurrucan bajo tierra en invierno, ralentizando su metabolismo para que puedan llegar a la primavera sin comida. Incluso los ratones de laboratorio, si se les priva de comida, pueden entrar en un estado llamado letargo, una especie de modo de espera que ahorra energía.
Es algo con lo que los humanos hemos fantaseado durante mucho tiempo: si alguna vez dejamos este planeta y viajamos por el espacio, experimentaremos nuestro propio tiempo de escasez. Los escritores de ciencia ficción tienden a imaginar una tecnología misteriosa que mantiene a los humanos en estasis, capaces de sobrevivir siglos de silencio antes de emerger a una nueva vida. Por ahora, es una tecnología que está fuera de nuestro alcance.
Pero a medida que los científicos trabajan para comprender estados como el letargo y la hibernación, han surgido detalles tentadores sobre cómo el cerebro controla el metabolismo. parte específica del cerebro con ráfagas cortas de ultrasonido. No está claro exactamente por qué el ultrasonido tiene este efecto, pero los hallazgos sugieren que estudiar los circuitos neuronales involucrados en el letargo podría revelar formas de manipular el metabolismo más allá del laboratorio.
Los dispositivos de ultrasonido, que generan ondas de sonido de alta frecuencia, son más conocidos por sus poderes de generación de imágenes. Pero también han sido utilizados por neurocientíficos para estimular las neuronas. Sintonizadas correctamente, las ondas de sonido pueden viajar profundamente al cerebro, dijo Hong Chen, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Washington en St. Louis y autor del nuevo artículo. En 2014, William Tyler, ahora en la Universidad de Alabama, Birmingham, y sus colegas aplicaron ultrasonido a una región sensorial en el cerebro y descubrieron que mejoraba un el sentido del tacto del sujeto. Un creciente cuerpo de trabajo está explorando el ultrasonido como un tratamiento para trastornos como la depresión y la ansiedad.
Con curiosidad por una región del cerebro que regula la temperatura corporal en roedores, la Dra. Chen y sus colegas construyeron diminutas cápsulas de ultrasonido para ratones. Los dispositivos entrenaron seis ráfagas, cada una de 10 segundos de ultrasonido, en el área seleccionada del cerebro del roedor. estudiar el cerebro con ultrasonidos deben sintonizar sus dispositivos cuidadosamente para evitar el calor que puede dañar los tejidos).
Los investigadores notaron que los ratones dejaron de moverse. Las mediciones de la temperatura corporal, la frecuencia cardíaca y el metabolismo mostraron una caída pronunciada. Los ratones permanecieron en este estado durante aproximadamente una hora después de que explotó el ultrasonido y luego volvieron a la normalidad.
Mirando más de cerca las neuronas involucradas en esta respuesta, los investigadores identificaron una proteína en sus membranas cerebrales, TRPM2, que parece ser sensible al ultrasonido; cuando los investigadores redujeron los niveles de la proteína en ratones, los ratones se volvieron resistentes a los efectos del ultrasonido.
Ese es un paso importante hacia la comprensión de cómo el ultrasonido afecta a las neuronas, dijo Davide Folloni, investigador de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai en la ciudad de Nueva York, que estudia el cerebro usando ultrasonido; los detalles han sido en gran parte esquivos.
Pero también es posible que el calor generado por el ultrasonido, y no solo el ultrasonido en sí mismo, esté afectando a TRPM2 en el cerebro de los ratones, un punto que plantearon Masashi Yanagisawa y Takeshi Sakurai de la Universidad de Tsukuba en Japón, en entrevistas separadas. Los dos han estudiado las neuronas en esta área del cerebro y su conexión con los estados de letargo. Ambos pueden estar en juego, dijo el Dr. Chen.
En una de las partes más tentadoras del estudio, los investigadores verificaron si los animales que normalmente no experimentan letargo (ratas) se comportaron de manera diferente cuando se estimuló la región del cerebro con ultrasonido. De hecho, parecían disminuir la velocidad y su cuerpo bajaron las temperaturas.
'Tenemos que tener cuidado con los datos de las ratas', advierte el Dr. Chen. Hasta ahora, solo tienen información sobre la temperatura, no sobre la tasa metabólica y otros factores.
¿Podría el ultrasonido ser una forma de cambiar el metabolismo de animales más grandes sin antecedentes de letargo, como los humanos? Es una idea intrigante, dijo el Dr. Sakurai.
'En esta etapa', dijo, 'sigue siendo una pregunta sin respuesta'.
