Para muchos animales, la vida es un ciclo de escasez y abundancia. Las criaturas que hibernan se acurrucan bajo tierra durante el invierno, ralentizando su metabolismo para que puedan pasar la primavera sin comida. Incluso las ratas de laboratorio, si se les priva de alimentos, pueden entrar en un estado llamado hibernación, que es una especie de modo de espera que ahorra energía.
Es algo que los humanos hemos imaginado durante mucho tiempo: si 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 esquiva.
Pero a medida que los científicos trabajan para comprender estados como el letargo y el letargo, han surgido detalles tentadores sobre cómo el cerebro controla el metabolismo. Los investigadores informaron en la revista Nature Metabolism el jueves que pudieron enviar ratones a un estado similar a la hibernación al enfocarse en una parte específica del cerebro con breves ráfagas de ultrasonido. No está claro exactamente por qué el ultrasonido tiene un efecto, pero los hallazgos sugieren que estudiar los circuitos neuronales involucrados en la hibernación podría revelar formas de manipular el metabolismo fuera del laboratorio.
Los dispositivos de ultrasonido, que generan ondas de sonido de alta frecuencia, son conocidos por sus capacidades de generación de imágenes. Pero los neurocientíficos también las han utilizado para estimular las neuronas. Las ondas de sonido sintonizadas correctamente 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 en un área sensorial del cerebro y descubrieron que mejoraba el sentido del tacto de una persona. Un creciente cuerpo de trabajo está explorando el ultrasonido como tratamiento para trastornos como la depresión y la ansiedad.
La Dra. Chen y sus colegas, curiosos acerca de una región del cerebro que regula la temperatura corporal en los roedores, construyeron diminutas capuchas para ratones usando ultrasonido. Los dispositivos entrenaron seis ráfagas, cada una de 10 segundos de ultrasonido, en el área seleccionada del cerebro de los roedores. (Los investigadores que estudian el cerebro con ultrasonido deben ajustar cuidadosamente su equipo para evitar el calor, que puede dañar el tejido).
Los investigadores notaron que los ratones dejaron de moverse. Las mediciones de la temperatura corporal, la frecuencia cardíaca y el metabolismo mostraron una clara disminución. Las ratas permanecieron en este estado durante aproximadamente una hora después de la explosión de ultrasonido y luego regresaron a su posición normal.
Al observar de cerca las neuronas involucradas en esta respuesta, los investigadores identificaron una proteína en las membranas cerebrales, TRPM2, que parece ser sensible al ultrasonido. Cuando los investigadores redujeron los niveles de proteína en los ratones, estos se volvieron resistentes a los efectos del ultrasonido.
Este es un paso importante hacia la comprensión de cómo el ultrasonido afecta a las células nerviosas, dijo David Follone, investigador de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, en la ciudad de Nueva York, que estudia el cerebro con ultrasonido. Los detalles eran en gran parte esquivos.
Pero también es posible que el calor del ultrasonido, no solo el ultrasonido en sí, afecte a TRPM2 en el cerebro de los ratones, un punto planteado por Masashi Yanagisawa y Takeshi Sakurai de la Universidad de Tsukuba en Japón, en entrevistas separadas. Los dos estudiaron las neuronas en esta región del cerebro y su relación con los estados de hibernación. Ambos pueden jugar un papel, dijo el Dr. Chen.
En una de las partes más emocionantes del estudio, los investigadores verificaron si los animales que normalmente no hibernan, los ratones, se comportan de manera diferente cuando se estimula una región del cerebro con ultrasonido. De hecho, parecieron disminuir la velocidad y la temperatura de su cuerpo bajó.
“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 alterar el metabolismo de animales grandes que no tienen antecedentes de hibernación, como los humanos? Es una idea interesante, dijo el Dr. Sakurai.
“En este punto, sigue siendo una pregunta sin respuesta”, dijo.