Una investigación aporta nuevas pistas sobre el consumo energético del cerebro en reposo
La red neuronal por defecto es una red cerebral clave cuya actividad aumenta el descanso, es decir, cuando no estamos interactuando con nuestro entorno, y se desactiva cuando se efectúan tareas conscientes. La investigación de este fenómeno se ha basado se ha efectuado sobre todo con técnicas de imagenología convencionales como la resonancia magnética funcional (RMf). En el proyecto SUGARCODING, financiado con fondos europeos, se planteó la hipótesis de que, durante los estados de reposo, que requieren una gran cantidad de energía, el cerebro consolida recuerdos recientes. «Para examinarla, cuantificamos el metabolismo energético del cerebro tanto en reposo como durante el proceso de memorización», comenta Valentin Riedl, coordinador del proyecto. «Esto se logró utilizando un nuevo método de imagenología cerebral, que habíamos desarrollado hace poco, que permite medir el metabolismo del oxígeno: nuestra principal fuente de energía que sustenta las funciones de señalización y mantenimiento del cerebro».
Red neuronal por defecto durante la ejecución de tareas externas
El equipo del proyecto combinó la RMf con imágenes cuantitativas de tomografía por emisión de positrones (TEP) utilizando un equipo avanzado de TEP/RMN. Gracias a ello, se pudo correlacionar las mediciones RMf con el consumo absoluto de energía registrado por la TEP. «Nuestros hallazgos revelan que las regiones cerebrales con mayor conectividad funcional, mayor interacción con otras regiones, presentan un mayor consumo de energía», explica Riedl. Curiosamente, las regiones cerebrales evolutivamente más nuevas tienden a consumir más energía, lo cual atribuimos a procesos de señalización química más lentos, en los que intervienen neurotransmisores como la dopamina y la serotonina». Estos resultados llevaron a los investigadores a corroborar que la RMf permite registrar eficazmente los grandes costes energéticos relacionados con la conectividad cerebral. Este estudio efectuado en el proyecto forma parte del siguiente artículo.
Cerebro ocupado durante el reposo en vigilia
A continuación, los investigadores examinaron si, en efecto, la red neuronal por defecto consume más energía durante el reposo en vigilia, tal y como sugerían los estudios anteriores de RMf. «Nuestros resultados fueron desconcertantes. Una disminución de la señal de RMf de la red neuronal por defecto, que por lo general se interpreta como un signo de una menor actividad neuronal, se relacionó con un mayor consumo de energía en la mayoría de las regiones cerebrales», destaca Riedl. «Esto nos llevó a concluir que las variaciones en el flujo sanguíneo en la corteza cerebral pueden distorsionar los registros de RMf. En concreto, las regiones de la red neuronal por defecto que parecen menos activas en las imágenes de RMf son, en realidad, metabólicamente más activas debido a cambios inesperados en el flujo sanguíneo». Durante años, el consenso mayoritario ha sido que en las imágenes cerebrales de RMN, una señal de RMf alta indica un aumento de la actividad neuronal, mientras que una señal baja sugiere una menor actividad. Esta suposición se basa sobre tofo en investigaciones anteriores efectuadas en áreas sensoriales del cerebro. Sin embargo, la investigación llevada a cabo en SUGARCODING con imágenes cerebrales multimodales avanzadas, que incluyen métodos para medir el metabolismo energético absoluto, puso en entredicho esta interpretación. El equipo del proyecto descubrió que las señales de RMf no son siempre iguales en todo el cerebro. «Ciertas regiones del cerebro tienen estructuras vasculares y patrones de flujo sanguíneo diferentes que pueden alterar de forma impredecible los resultados de la RMf», agrega Riedl. Esos hallazgos destacan la importancia de considerar estas variaciones a la hora de interpretar la actividad cerebral con datos de RMf.
El envejecimiento o las enfermedades neurogenerativas podrían alterar la interpretación de la RMf
En la actualidad, el artículo en el que se describe de esta última investigación del proyecto está en revisión. En él se subraya la necesidad de actuar con cautela a la hora de interpretar las señales de RMf, sobre todo cuando se comparan distintas regiones cerebrales o se analizan personas con una vasculatura cerebral variable. «Por ejemplo, los cambios en la vasculatura cerebral, como los que se producen durante el envejecimiento o en las enfermedades neurodegenerativas, pueden afectar de forma notable a la interpretación de los datos de RMf. Esto pone de relieve la necesidad de incorporar información adicional sobre el flujo sanguíneo cortical para vincular con mayor precisión los cambios en las señales de RMf con la actividad neuronal», concluye Riedl.
Palabras clave
SUGARCODING, RMf, red neuronal por defecto, actividad neuronal, flujo sanguíneo, reposo en vigilia, vasculatura
