El déficit de oxígeno estimula la formación de nuevas neuronas

El déficit de oxígeno mientras se realiza actividad física o mental puede ser altamente perjudicial para todo el cerebro, desembocando en daños neuronales irreparables. Sin embargo, un nuevo estudio ha descubierto que una disminución controlada del oxígeno genera efectos positivos, estimulando el desarrollo de nuevas células cerebrales y favoreciendo sus conexiones o sinapsis.

Un grupo internacional de investigadores liderado por especialistas del Instituto Max Planck de Medicina Experimental en Gotinga, Alemania, ha demostrado en ratones que la actividad física y mental exigente desencadena una “hipoxia funcional” o déficit de oxigeno, que si es controlada eficazmente podría tener consecuencias positivas en todo el cerebro.

Según una nota de prensa, la hipoxia controlada logra estimular el crecimiento de nuevas sinapsis y neuronas, tanto en regiones específicas del cerebro, como el hipocampo, asi como en la totalidad de la estructura cerebral. Los científicos creen que este fenómeno podría explicar en parte los beneficios que conlleva la actividad física y mental durante la vejez, retrasando los efectos del envejecimiento en el cerebro.

Hipoxia controlada

En la investigación, publicada recientemente en la revista Molecular Psychiatry, los científicos sometieron a diferentes exigencias a un grupo de ratones modificados genéticamente. Los roedores debían concentrarse para correr sobre ruedas especialmente preparadas. Cuando se producía un déficit de oxígeno, un tinte fluorescente se activaba a partir de una proteína introducida, haciendo visible los cambios en las imágenes cerebrales.

Al comparar los resultados obtenidos en el grupo de estudio con otros ratones que no desarrollaron actividad física y mental, los científicos comprobaron que los roedores con hipoxia inducida mediante el ejercicio mostraban una activación del factor de crecimiento eritropoyetina (Epo) en el cerebro.

Dicho proceso se conoce por su efecto estimulante sobre los glóbulos rojos, pero al mismo tiempo promueve la formación de células nerviosas y su interconexión en el cerebro en forma de sinapsis. Además, los especialistas constataron que las neuronas eran especialmente beneficiadas por el efecto estimulante, mucho más que sus células auxiliares o gliales.

Cambios locales e integrales

La hipoxia controlada que se genera a partir de un desafío cognitivo o motor produce cambios en todo el cerebro, pero las neuronas “hipóxicas” se desarrollaron en mayor medida en el hipocampo. Más allá de esta ventaja localizada, los resultados muestran un modelo integral de neuroplasticidad, según los especialistas.

Esto quiere decir que una actividad neuronal asociada a una tarea específica desencadena una hipoxia leve como respuesta local concreta en diferentes regiones cerebrales, así como un efecto integral en todo el cerebro, que comprende neuronas y células no neuronales.

Aplicaciones

Teniendo en cuenta que la actividad física y mental promueve distintos procesos que logran mejorar la función cerebral global, incluyendo el estado de ánimo y el bienestar emocional, el hallazgo de este grupo de neurocientíficos podría desembocar en nuevas instancias terapéuticas a partir de los beneficios de la hipoxia controlada.

Ahora, los expertos trabajan en la adaptación del modelo desarrollado en roedores para que puede ser probado en seres humanos. Piensan aplicarlo a un grupo de estudio enfocado en una actividad concreta: los ejercicios con bicicletas estáticas.

Si se logran comprobar los mismos cambios en el ser humano, el nuevo enfoque podría ser especialmente importante para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, pero al mismo tiempo podría ayudar a retrasar los efectos del envejecimiento en el cerebro en personas de edad avanzada e, incluso, funcionar como un potenciador de la actividad cerebral en personas jóvenes y sanas.

Referencia

Hippocampal neurons respond to brain activity with functional hypoxia. Umer Javed Butt et al. Journal Molecular Psychiatry (2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41380-020-00988-w

Foto:

Hipoxia funcional en el cerebro: imagen que muestra la corteza y el hipocampo de un ratón con hipoxia inducida (déficit de oxígeno). Pueden apreciarse las neuronas hipóxicas en verde y con puntos rojos. Crédito: Instituto Max Planck de Medicina Experimental.