15 enero 2017

Por qué no se siente el jet-lag cuando se tiene fiebre

22 de diciembre de 2016 Crédito: Johns Hopkins Medicine

Un grupo de unos pocos miles de células cerebrales, no más grande que una semilla de mostaza, controla el flujo y reflujo diario de la mayoría de los procesos corporales en los mamíferos, sobre todo los ciclos de sueño / vigilia. Ahora, los científicos de Johns Hopkins reportan evidencia directa en ratones sobre cómo los grupos de células controlan el sueño y transmiten señales de luz sobre la noche y el día en todo el cuerpo. Un resumen de su estudio de la región del cerebro conocido como el núcleo supraquiasmático, o SCN, aparece en la revista Current Biology el 22 de diciembre de 2016.

"La luz tiene un efecto fuerte, negativo y directo sobre el sueño en los seres humanos.Tenemos esto todas las noches cuando apagamos las luces antes de ir a la cama y todas las mañanas cuando abrimos las cortinas para dejar entrar la luz. Sin embargo, muy poco se sabía sobre cómo sucede esto. Aprender que el SCN es de hecho necesario para que la luz pueda regular directamente el sueño es una pieza importante del rompecabezas del ritmo circadiano ", dice Seth Blackshaw, Ph.D., profesor de neurociencia en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. "Nuestras posibilidades de encontrar tratamientos para las personas con trastornos del sueño, o simplemente jet lag, mejoran cuanto más entendemos los detalles acerca de cómo se controla el sueño".

Blackshaw dice que los científicos han sabido por un tiempo que el SCN funciona como un reloj maestro para sincronizar el sueño y otros ritmos llamados circadianos en los seres humanos y otros mamíferos. Pero su importancia en la regulación más inmediata del sueño, como cuando una luz brillante despierta a alguien, seguía siendo discutible porque los experimentos necesarios para demostrar su papel en un animal vivo eran esencialmente imposibles. "Si usted extirpó quirúrgicamente el SCN en ratones, su sueño y su vigilia ya no fueron influenciados inmediatamente por la luz, pero usted no puede quitar el SCN sin cortar también el nervio óptico que le trae información lumínica de la retina. No se podía saber si esta resistencia a la luz se debía a la falta de SCN o el nervio óptico que faltan", dice Blackshaw.
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En experimentos reportados por primera vez hace varios años, el equipo de Blackshaw encontró una manera de interrumpir la función normal del SCN sin quitarlo físicamente y dañar el nervio óptico. Los investigadores estaban tratando de identificar los genes implicados en el desarrollo del hipotálamo del ratón, el área del cerebro que incluye el SCN. Ellos identificaron uno de estos genes, llamado LHX1, que parecía ser el primero en "encenderse" en el desarrollo del SCN fetal.

Para la nueva ronda de experimentos, los científicos utilizaron una herramienta genética personalizada para eliminar LHX1 sólo de las células que componen el SCN. Ellos encontraron que los ratones experimentaron severas perturbaciones de sus ritmos circadianos, aunque todavía podían ser débilmente sincronizado a los ciclos de luz. Y las células de la SCN ya no producían unas seis pequeñas proteínas de señalización conocidas para coordinar y reforzar sus esfuerzos, un proceso bioquímico conocido como acoplamiento.

Si los ratones se mantenían en luz constante, oscuridad constante o en ciclos normales de ambos, sus tiempos de sueño y la duración quedaron al azar. Acumulativamente, dormían la misma cantidad de tiempo, aproximadamente 12 horas cada 24 horas, como los ratones normales, pero no había ningún patrón en el ciclo. "Este experimento mostró que el SCN es fundamental para el efecto inmediato de la luz sobre el sueño", dice Blackshaw.

Los científicos también observaron que en los ratones afectados en su SCN, las temperaturas corporales centrales no ciclaban normalmente. La temperatura corporal promedio para los seres humanos es de 37 grados centígrados, pero fluctúa a lo largo del día en aproximadamente 1 grado Celsius, siendo más alta por la tarde y más baja justo antes del amanecer. Un patrón similar ocurre en ratones. Estas pequeñas fluctuaciones de la temperatura pueden tener una gran influencia en los procesos que se producen fuera del cerebro que también están bajo control circadiano, como el uso de glucosa y el almacenamiento de grasa, y se ha especulado que pueden ser la principal vía por la que el SCN controla los ritmos circadianos.

Por el contrario, una de las características de los procesos circadianos del cuerpo, incluyendo los ciclos en la temperatura corporal central, es que generalmente no son perturbados por grandes cambios de temperatura. "De lo contrario, se sentiría un efecto de jet-lag cada vez que se tuviese una fiebre", dice Blackshaw. Pero no estaba claro a partir de experimentos con ratones si el SCN era responsable de esta resistencia a los cambios fuertes de temperatura en animales vivos. Las células del SCN normal en el laboratorio continúan ciclando sincrónicamente independientemente de los impulsos de temperatura, pero la investigación de otro grupo mostró que tales células podían ser "reseteadas" por los cambios de temperatura si ellas ya no podía señalizarse entre sí.

Dado que las células del SCN en los ratones deficientes en LHX1 estaban igualmente dañadas, un estudiante graduado en el laboratorio de Blackshaw, Joseph Bedont, razonó que los ratones podrían ahora ser capaces de volver a los ciclos de temperatura normales si reciben pulsos de calor. Para intentarlo, inyectaron a los ratones - mantenidos en la oscuridad - con una molécula encontrada en las paredes celulares bacterianas, lo que les hace desarrollar una fiebre en respuesta a la amenaza percibida. En humanos también la fiebre es un combatiente de infección de primera línea. Como se sospechaba, la temperatura normal del ciclo de la temperatura regresó.

"Estos resultados sugieren que el SCN es de hecho responsable de la resistencia a la temperatura de los ritmos circadianos en animales vivos, y nos muestra la importancia del acoplamiento SCN", dice Blackshaw. "También refuerza la idea de que los ciclos fisiológicos del cuerpo, tales como el hambre y la secreción de hormonas, son sincronizados por el SCN a través de su regulación de la temperatura corporal central".

Experimentos adicionales identificaron varias moléculas que pueden estar dirigiendo estas señales vitales. El equipo de Blackshaw planea seguir estudiando cada uno para determinar sus papeles. Con esa información, los desarrolladores de fármacos tendrán una mejor idea de qué componente dirigir y cómo. Para tratar el desfase horario, por ejemplo, Blackshaw dice que una opción hipotética sería bloquear brevemente LHX1 para que las células SCN se desacoplan y sean más fáciles de reajustar, ya sea por luz o temperatura. Pero nadie sabe todavía si ese plan produciría efectos secundarios indeseables o los resultados deseados.

Referencia: http://www.cell.com/current-biology/pdf/S0960-9822(16)31333-1.pdf
Bedont JL, LeGates TA, Buhr E, Bathini A, Ling JP, Bell B, Wu MN, Wong PC, Van Gelder RN, Mongrain V, Hattar S, Blackshaw S.
Curr Biol. 2017 Jan 9;27(1):128-136. doi: 10.1016/j.cub.2016.11.008.

Amígdala, estrés y probabilidad de enfermedad cardiovascular

Un nuevo estudio utilizando escáneres cerebrales muestra cómo el estrés puede causar ataques cardíacos: las personas cuyos centros de miedo son más activos también tienen un mayor riesgo de ataque cardíaco o accidente cerebrovascular. Los hallazgos apuntan a la amígdala - a menudo llamada el centro del miedo en el cerebro. Pero la amígdala, que es una estructura bilateral del tamaño de una nuez, está vinculada con diversas formas de estrés, no sólo el miedo. Las personas cuyos amígdalas parecían más activas durante los escáneres cerebrales fueron más propensas a tener un ataque al corazón, un derrame u otro evento cardíaco grave durante los próximos tres o cuatro años, según descubrieron los investigadores. No sólo eso, sino que aquellos con amígdalas más activas tenían más inflamación en sus arterias - algo que está claramente relacionado con enfermedades del corazón - y la actividad de la médula ósea que puede estar relacionada con coágulos de sangre. "Nuestros resultados proporcionan una visión única de cómo el estrés puede conducir a enfermedades cardiovasculares", dijo en un comunicado el doctor Ahmed Tawakol del Hospital General de Massachusetts y la Escuela de Medicina de Harvard, quien dirigió el equipo del estudio.

"Eventualmente, el estrés crónico podría tratarse como un importante factor de riesgo para las enfermedades cardiovasculares". Para su investigación, Tawakol y sus colegas vieron a 293 pacientes que estaban recibiendo tomografía de emisión de positrones (TEP) y tomografías computarizadas no relacionadas con la enfermedad cardíaca, principalmente para la detección del cáncer. Todos tenían sus cerebros, arterias, médula ósea y bazo escaneados. Durante los próximos tres o cuatro años, el equipo observó para ver quién tenía ataques cardíacos, derrames u otras enfermedades del corazón. Un total de 22 pacientes lo hicieron. En cuanto a sus escaneos, aquellos cuyos amígdalas eran más activas fueron más propensos a tener un evento cardíaco, según informó elequipo de investigadores en la revista médica Lancet. Los datos sugieren que al menos dos vías biológicamente significativas enlazan la actividad de la amígdala con los eventos de enfermedad cardiovascular en seres humanos. Uno incluye la activación de la médula ósea (y la liberación de células inflamatorias), que a su vez conducen a la inflamación aterosclerótica y coágulos de sangre.

El equipo también encontró un camino potencial para la forma en que ocurre la inflamación y la mayor actividad en la médula ósea. Otros estudios, incluso en ratones, sugieren que la actividad adicional de la médula ósea incluye la producción de un compuesto inflamatorio llamado interleuquina 6, así como la producción de plaquetas - las células sanguíneas que se pegan para formar coágulos. El cáncer puede causar estrés y algunas quimioterapias también puede causar daño que conducen a enfermedades del corazón, por lo que se necesitan más estudio en un grupo más grande de personas que no tengan signos de ninguna enfermedad, dijeron los investigadores. Pero había algunas personas en el grupo que tenían trastorno de estrés postraumático (TEPT), y no estaban siendo examinados para el cáncer - y los hallazgos fueron mantenidos para ellos, también. Aquellos con amígdalas más activas también eran más propensos a tener un mal evento cardíaco dentro de cuatro años. "Este es uno de los pocos estudios en que se puede ver la actividad metabólica en respuesta al estrés", dijo el doctor Nieca Goldberg, cardiólogo en la Universidad de Nueva York Langone Medical Center que no participó en el estudio.

"Esto es muy interesante porque muestra una conexión biológica entre el estrés y la inflamación arterial y los eventos cardíacos", dijo Goldberg. "Esto es muy interesante porque muestra una conexión biológica entre el estrés y la inflamación arterial y los eventos cardíacos". "Sabemos que las personas que están emocionalmente estresadas son menos propensas a cumplir con las cosas que hacemos para hacerlas saludables, como hacer ejercicio, dejar de fumar ... reducir el consumo de alcohol", agregó. Ahora este estudio muestra que el estrés en sí mismo podría ser perjudicial, y muestra cómo. "Aunque hemos sabido durante años que el estrés juega un papel en las enfermedades cardiovasculares, ha sido difícil cuantificar el "estrés", un sentimiento relativamente subjetivo, con fines de investigación", dijo la Dra. Jennifer Haythe, codirectora del Women's Center for Salud Cardiovascular en NewYork-Presbyterian / Columbia University Medical Center.

Este estudio, dice Haythe, "destaca la interacción entre el cerebro y el corazón - una relación que sabemos que existe, pero los detalles de los cuales siguen siendo misteriosos".

Referencia:

Ahmed Tawakol et al (2017). Relation between resting amygdalar activity and cardiovascular events: a longitudinal and cohort study. The Lancet DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(16)31714-7

Nuestros sentidos no pueden aprender bajo estrés




Resumen: El estrés puede impedir el aprendizaje perceptivo y el rendimiento, según un nuevo estudio.

El estrés es parte de nuestra vida cotidiana, mientras que algunos se desarrollan en ella, hace que otros enfermen. Pero, ¿qué hace el estrés a nuestros sentidos? Cuando los entrenamos, podemos afilar nuestros sentidos y así mejorar nuestro desempeño perceptivo. La hormona del estrés, cortisol, bloquea completamente esta importante capacidad. En el actual número de "Psychoneuroendocrinology", neurocientíficos de la Universidad de Ruhr Bochum (RUB) informan sobre este hallazgo. "Investigaciones anteriores ya han demostrado que el estrés puede prevenir la recuperación de recuerdos. Pero ahora hemos descubierto que también tiene un efecto importante en nuestra percepción y en el aprendizaje perceptivo ", explica el Dr. Hubert Dinse, uno de los autores del estudio.


El sentido táctil en el entrenamiento

En su estudio, los investigadores investigaron cómo el sentido del tacto de 30 participantes del estudio podría ser cambiado después de una fase de entrenamiento. La mitad de ellos recibieron una dosis media de la hormona del estrés cortisol, mientras que la otra mitad recibió un placebo. Para que la formación sea fuese comparable entre todos los participantes, los investigadores emplearon el enfoque bien establecido de la estimulación pasiva de los dedos. Estudios previos y varios enfoques terapéuticos han demostrado que este método conduce a una agudeza táctil mejorada. El rendimiento táctil se evaluó utilizando el denominado "umbral de discriminación de dos puntos". Este marcador indica qué tan separados están los estímulos, para ser discriminados como dos sensaciones separadas - cuanto más cerca están, mejor es el sentido del tacto.

No hay efecto de aprendizaje después de cortisol

El grupo placebo mejoró su agudeza táctil, como se esperaba, en un 15 por ciento. En contraste, el cortisol dado al otro grupo bloqueó casi toda la mejora inducida por la estimulación. El psicólogo cognitivo Prof. Dr. Oliver T. Wolf explica: "Nuestros datos muestran que una sola dosis de cortisol no sólo altera la memoria en el hipocampo, sino que también tiene un efecto sustancial sobre la plasticidad de las áreas sensoriales del cerebro".

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El cortisol bloquea las conexiones sinápticas

En estudios previos a nivel celular, los neurocientíficos han demostrado que el cortisol suprime el fortalecimiento de las conexiones sinápticas, y por lo tanto la plasticidad del cerebro - su capacidad de aprender. El equipo dirigido por Hubert Dinse sugiere, por lo tanto, que sus resultados también podrían explicar la supresión de la plasticidad sináptica inducida por el cortisol.

Efectos sobre los tratamientos clínicos

Los resultados del estudio también podrían afectar los tratamientos clínicos. Los corticosteroides, de los cuales el cortisol es uno, se usan a menudo en el tratamiento de enfermedades inmunológicas y neurológicas. Sin embargo, los efectos sobre el aprendizaje perceptivo observados en este estudio pueden contrarrestar los esfuerzos de rehabilitación, que se basan sólo en estos mecanismos. Por lo tanto, es necesario averiguar qué efectos tiene el tratamiento clínico con estas sustancias sobre los mecanismos de aprendizaje en el cerebro.

RESUMEN DEL ARTÍCULO ORIGINAL

El cortisol, el glucocorticoide primario (GC) en humanos, influye en la excitabilidad neuronal y plasticidad al actuar sobre los receptores de mineralocorticoides y glucocorticoides. Los estudios celulares demostraron que niveles elevados de GC afectan la plasticidad neuronal, por ejemplo a través de una reducción de la potenciación a largo plazo del hipocampo (LTP). En el nivel conductual, después del tratamiento con GC, numerosos estudios han reportado deterioro de la función del hipocampo, como la pérdida de memoria. Por el contrario, se sabe relativamente poco sobre el impacto de los GC sobre la plasticidad cortical y el aprendizaje perceptivo en los seres humanos adultos. Por lo tanto, en este estudio, se exploró el impacto de los niveles elevados de GC en el aprendizaje perceptivo humano. Para ello, se utilizó un método de aprendizaje independiente del entrenamiento, en el que se pueden inducir cambios duraderos en la percepción humana mediante la aplicación de estimulación sensorial repetitiva pasiva (rss), cuyo tiempo se determinó a partir de estudios de LTP celular. En nuestro estudio doble ciego, controlado con placebo, se utilizó la estimulación táctil tipo LTP para inducir mejoras en la agudeza táctil (discriminación espacial de dos puntos). Nuestros resultados muestran que una sola administración de hidrocortisona (30 mg) bloqueó completamente la rss inducida por los cambios en dos puntos de discriminación. Por el contrario, el grupo placebo mostró el aumento esperado de la rss inducida en dos puntos de discriminación en más del 14%. Nuestros datos demuestran que los altos niveles de GC inhiben el aprendizaje perceptivo inducido por la rss. Sugerimos que la supresión de LTP, como se informó anteriormente en estudios celulares, puede explicar las deficiencias de aprendizaje perceptivo observado aquí.

Referencia:
“The stress hormone cortisol blocks perceptual learning in humans” by Hubert R. Dinse, Jan-Christoph Kattenstroth, Melanie Lenz, Martin Tegenthoff, and Oliver T. Wolf in Psychoneuroendocrinology. Published online December 9 2016 doi:10.1016/j.psyneuen.2016.12.002

Fuente: RUB.
Traducido de NEUROSCIENCE NEWS JANUARY 14, 2017