La anestesia no solo “duerme”, modifica el ritmo cerebral

Un grupo de investigadores estadounidenses encontró que los cambios producidos por la anestesia generan modificaciones en los ritmos propios del cerebro que perduran ante ciertas condiciones

En una mirada singularmente profunda y detallada sobre cómo el anestésico propofol, de uso común, provoca la inconsciencia, una colaboración de laboratorios del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT en EE.UU. demuestra que, a medida que el fármaco se va afianzando en el cerebro, una amplia franja de regiones se coordina con ritmos muy lentos que mantienen un ritmo considerablemente lánguido de actividad neuronal en lo que se conoce como anestesia.

La investigación evidencia que la estimulación eléctrica de una región más profunda, el tálamo, restablece la sincronía de los ritmos normales de mayor frecuencia del cerebro y los niveles de actividad, despertando el cerebro de nuevo y restaurando la excitación. Las funciones conscientes, como la percepción y la cognición, dependen de la comunicación cerebral coordinada, en particular entre el tálamo y las regiones superficiales del cerebro, o córtex, en una serie de bandas de frecuencia que van de 4 a 100 Hz. El estudio demuestra que el propofol parece reducir la coordinación entre el tálamo y las regiones corticales a frecuencias de apenas 1 Hz.

La colaboración científica, por tanto, unió poderosamente los conocimientos del laboratorio de Miller sobre cómo los ritmos neuronales coordinan el córtex para producir una función cerebral consciente con los conocimientos del laboratorio de Brown sobre la neurociencia de la anestesia y el análisis estadístico de las señales neuronales. Para Emery N. Brow, coautor e investigador experto en este tema, los estudios que muestran cómo los anestésicos cambian los ritmos cerebrales pueden mejorar directamente la seguridad del paciente, ya que estos ritmos son fácilmente visibles en la sala de operaciones.

Pero, el principal hallazgo del estudio; es decir, la existencia de una firma de ritmos muy lentos en todo el córtex, ofrece un modelo para medir directamente cuándo los sujetos han entrado en la inconsciencia tras la administración de propofol, hasta qué punto se mantienen en ese estado y con qué rapidez pueden despertarse una vez finalizada la dosis de este anestésico.

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Anestesia para comprender el estado de conciencia

Aunque suene contradictorio, los investigadores consideran que este estudio sobre los efectos del propofol, también permite explorar la conciencia a un nivel más profundo. Dado que esta investigación se llevó a cabo en modelos animales, el equipo pudo implantar electrodos que permitían medir directamente la actividad o “spiking” de muchas neuronas individuales y los ritmos en la corteza y el tálamo. Según Brown, los resultados profundizan y amplían significativamente sus hallazgos en las personas.

Por ejemplo, hallaron que las mismas neuronas que midieron con picos de tensión de 7 a 10 veces por segundo durante la vigilia, se disparaban de forma rutinaria solo una vez por segundo o menos durante la inconsciencia inducida por el propofol, una notable ralentización denominada “estado de inactividad”. En total, los científicos realizaron mediciones detalladas y simultáneas de los ritmos y los picos en cinco regiones: dos en la parte delantera del córtex, dos en la parte trasera y el tálamo.

“Lo que es tan convincente es que estamos obteniendo datos hasta el nivel de los picos”, dijo Brown. “Las oscilaciones lentas modulan la actividad de los picos en grandes partes del córtex”. Esta área cerebral, como señalan los autores, tiene que estar en la misma página para producir la conciencia. “Una teoría sobre cómo funciona esto es a través de los bucles tálamo-corticales que permiten que el córtex se sincronice. El propofol puede romper el funcionamiento normal de esos bucles al hiper-sincronizarlos en estados de inactividad prolongados. Interrumpe la capacidad de comunicación del córtex”, describe otro de los autores.

Además de la sincronía predominante en las frecuencias muy lentas, el equipo observó otras señales de inconsciencia en los datos. Como Brown y otros han observado antes en humanos, la potencia de los ritmos alfa y beta era notablemente mayor en las regiones posteriores del córtex durante la vigilia, pero tras la pérdida de conciencia la potencia de esos ritmos pasaba a ser mucho mayor en las regiones anteriores. De hecho, en la investigación se comprobó que los efectos del propofol se anulan estimulación del tálamo con un pulso de corriente de alta frecuencia (180 Hz).

“La estimulación produjo un estado cortical similar al de la vigilia mediante el aumento de las tasas de pico y la disminución de la potencia de frecuencia lenta”, escribieron los autores en el estudio. En todas las áreas, hubo un aumento significativo de los picos durante el intervalo de estimulación en comparación con la línea de base previa a la estimulación. Los hallazgos se publicaron en eLife.

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