Cantidad de oxígeno que necesita tu cerebro

Las concentraciones de oxígeno en el cerebro son un parámetro importante que influye en la función de las células nerviosas y las células gliales. Las células gliales desempeñan, de forma principal, la función de soporte de las neuronas; además intervienen activamente en el procesamiento cerebral de la información en el organismo.

celulas gliales

El cerebro tiene una alta demanda de energía y reacciona muy sensiblemente a la deficiencia de oxígeno. Los neurobiólogos de la Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) de Munich (Alemania) han logrado, por primera vez, relacionar directamente el consumo de oxígeno con la actividad de ciertas células nerviosas.

El cerebro requiere una cantidad desproporcionada de energía en comparación con su masa corporal. Esta energía se genera principalmente por procesos metabólicos aeróbicos que consumen cantidades considerables de oxígeno. Por lo tanto, las concentraciones de oxígeno en el cerebro son un parámetro importante que influye en la función de las células nerviosas y las células gliales, cuya función principal es dar soporte a las neuronas e intervienen activamente en el procesamiento cerebral de la información en el organismo.

Hasta la fecha, no obstante, se desconocía la cantidad de oxígeno que se consume en el cerebro y cómo se relaciona esto con la actividad neuronal. Ante ello, los neurobiólogos Hans Straka, Suzan Özugur y Lars Kunz , de la universidad alemana, han logrado por primera vez medir esa cantidad de oxígeno en un cerebro intacto y correlacionarlo con la actividad de las células nerviosas.

Reparto al cincuenta por ciento

En su estudio, publicado en la revista científica ‘BMC Biology’, los investigadores tomaron un modelo animal, renacuajos de la rana con garras ‘Xenopus laevis’, y determinaron, con la ayuda de sensores electroquímicos, la concentración de oxígeno en el cerebro y en uno de los ventrículos cerebrales.

Fueron capaces de controlar específicamente la cantidad de oxígeno disponible en el cerebro, así como de inhibir la actividad de las células nerviosas con la ayuda de sustancias farmacológicas.

Utilizando el ejemplo de las células nerviosas que controlan los movimientos de los ojos, los científicos lograron registrar directamente la relación entre el consumo de oxígeno y la actividad de las células nerviosas.

«Hemos descubierto que el cerebro es anóxico (carece de oxígeno) en un entorno normal saturado de aire, lo que significa que no se puede medir el oxígeno», explica Straka en declaraciones recogidas por Neuroscience News. «Por lo tanto, las células utilizaron inmediatamente el oxígeno completo para sintetizar sustancias ricas en energía».

Si se disponía de más del doble de la concentración de oxígeno atmosférico, el metabolismo energético se saturaba y el oxígeno estaba presente de manera abundante en el cerebro.

Las consecuencias de la falta de oxígeno

«También pudimos demostrar que durante el funcionamiento normal sólo se utiliza alrededor del 50 por ciento del oxígeno para la actividad de las células nerviosas», añade Straka. «Así que el otro 50 por ciento es necesario para las células gliales y para mantener la tasa metabólica básica de las células nerviosas. Sin embargo, las células nerviosas con mayor actividad consumen más oxígeno».

Para comprender mejor cómo se procesa la información en el cerebro, es esencial conocer la relación entre la disponibilidad de oxígeno y la actividad cerebral. Los resultados de los científicos proporcionan una visión inicial de esto y son una base importante para investigaciones posteriores del equilibrio energético del cerebro en futuros experimentos y para medir el consumo de oxígeno para diversas funciones de las células nerviosas.

Esto también podría ser pertinente desde el punto de vista médico, por ejemplo, para comprender mejor las consecuencias de la falta de oxígeno en el cerebro o para interpretar mejor la información sobre la actividad cerebral obtenida con las técnicas de diagnóstico por imágenes.

La respiración es clave para aumentar el oxígeno en el cerebro

la sangre puede llevar más oxígeno a los cerebros de los ratones cuando hacen ejercicio porque el aumento de la respiración acumula más oxígeno en la hemoglobina, según un equipo internacional de investigadores cree que esto es cierto para todos los mamíferos.

Se pensaba que la sangre de los mamíferos siempre está completamente saturada de oxígeno», dijo Patrick J. Drew, distinguido profesor asociado de ingeniería neurológica y neurocirugía de Huck y director asociado del Instituto de Neurociencia del Estado de Penn.

Eso significaría que la única forma de llevar más oxígeno al cerebro sería llevar más sangre al cerebro aumentando el flujo sanguíneo. Los investigadores estaban interesados en ver cómo los niveles de oxígeno cerebral se veían afectados por los comportamientos naturales, específicamente el ejercicio.

«Sabemos que las personas cambian los patrones de respiración cuando realizan tareas cognitivas», dijo Drew. «De hecho, la fase de respiración se ajusta a la tarea en cuestión. En el cerebro, los aumentos en la actividad neuronal generalmente van acompañados de aumentos en el flujo sanguíneo».

Los investigadores informaron que «la oxigenación persistió cuando la actividad neuronal y la hiperemia funcional (aumento del flujo sanguíneo) fueron bloqueadas, ocurrieron tanto en el tejido como en las arterias que alimentan el cerebro, y estaban estrechamente relacionadas con tasa de respiración y la fase del ciclo de respiración».

Concluyen que «la respiración proporciona una vía dinámica para modular la oxigenación cerebral».

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