Esto es lo que le pasa al cerebro bajo el efecto de la anestesia

Cuando una persona está despierta, sus neuronas se comunican entre sí formando circuitos sintonizando las mismas frecuencias de impulsos eléctricos. Un conjunto podría estar funcionando al unísono a una velocidad de 0,1 segundos, mientras que otro podría sincronizarse a 0,03 segundos. Sin embargo, bajo el efecto de la anestesia, si bien las neuronas están activas, su “señal” pierde complejidad.

Para el neurocientífico, anestesiólogo y experto en estadísticas estadounidense Emery Brown, “una mejor comprensión de cómo funciona ese circuito podría hacer que una cirugía sea más segura”.

Pero lo cierto es que no todos los anestesiólogos se valen de un electroencefalograma (EEG) -como Brown- para monitorear a sus pacientes cuando están sedados.

“La mayoría de los anestesiólogos no lo piensan desde el punto de vista de la neurociencia”, aseguró el profesor de Neurociencia Computacional en el MIT y de Anestesia en la Escuela de Medicina de Harvard, quien durante la última década estudió lo que les sucede a los cerebros cuando sus dueños están inconscientes.

“Y una vez que comprenda cómo leer estos patrones y comprenda la neurofisiología detrás de ellos, podrá dosificar mejor sus medicamentos -destacó-. Se trata de utilizar la fisiología para cuidar mejor a los pacientes”.

Ahora, en un estudio publicado en la revista en línea eLife, el equipo de Brown utilizó electrodos para estudiar las neuronas de monos sometidos al efecto de la anestesia. El trabajo mostró por primera vez cómo responden las neuronas en múltiples regiones del cerebro cuando reciben el sedante, y de qué manera sus impulsos disminuyen entre un 90 y un 95%.

Las ondas cerebrales registradas desde el cuero cabelludo en un electroencefalograma muestran la interferencia de neuronas que disparan colectivamente ondas de impulsos eléctricos a través de las regiones más externas del cerebro, o la corteza cerebral, que normalmente se considera el centro de control.

La conciencia surge de ese diálogo. “Las vistas, los sonidos, los sentimientos, todos operan juntos para crear esta experiencia unificada de lo que estamos haciendo, cómo nos sentimos, qué estamos pensando en un momento dado”, analizó Earl K. Miller, profesor de neurociencia en el Instituto Picower del MIT, quien co dirigió el trabajo con Brown.

Esto, esencialmente, se traduce en una conciencia de la propia mente y del mundo circundante: la conciencia. Para los investigadores, el proceso preciso de cómo la actividad neuronal deriva en la percepción y el pensamiento individuales aún no se comprende, pero una forma de explorar qué están haciendo esos circuitos neuronales para producir conciencia es observar lo que les sucede a las neuronas cuando se apagan.

“Una de las preguntas más interesantes es cómo experimentamos la cognición, cómo tenemos experiencias conscientes”, señaló Laura Colgin, neurocientífica y directora del Centro de Aprendizaje y Memoria de UT Austin, que no participó en el estudio, y para quien “considerar la anestesia general como una ventana para comprender la experiencia consciente es un enfoque realmente genial”.

La anestesia -simplifican los expertos- “básicamente le dice a las neuronas que se callen”. El propofol, el anestésico común utilizado en este estudio, se adhiere a proteínas llamadas receptores GABA A , lo que dificulta que las células disparen impulsos eléctricos.

En estudios anteriores sobre implantes cerebrales en roedores y lecturas de EEG de humanos, Brown había demostrado que el propofol interrumpe la comunicación en la corteza. Pero para impulsar la ciencia más allá, él y Miller querían registrar diferentes regiones simultáneamente a medida que un animal entra y sale de la conciencia.

Querían usar electrodos implantados para escuchar a neuronas individuales que cambiaban de “tono” para saber cómo y dónde se rompe la compleja comunicación del cerebro bajo anestesia. Para su nuevo estudio, implantaron microelectrodos de 64 canales en cuatro monos macacos rhesus. Estos estaban colocados en cuatro secciones de sus cerebros: tres regiones de la corteza y el tálamo. Esas tres regiones corticales son los lóbulos frontal, temporal y parietal, que están asociados con el pensamiento, el procesamiento auditivo y la información sensorial, respectivamente. El tálamo tiene aproximadamente el tamaño y la forma de un huevo de codorniz y se encuentra en lo profundo del cerebro.

Los científicos comenzaron a grabar lo que mostraban los electrodos antes de que fluyera el primer poco de propofol, y luego observaron cómo los monos perdían el conocimiento. “La droga va a todas partes y llega en segundos”, observó Brown. Las ondas cerebrales se ralentizaron a un ritmo lento: las neuronas en un cerebro sano y despierto aumentan aproximadamente diez veces por segundo. Con propofol, esa frecuencia cae a una vez por segundo o menos. Brown no se sorprendió; había visto este tipo de oscilaciones lentas antes en otros animales, incluidos los humanos. Pero los electrodos profundos ahora podían responder algo más preciso: ¿qué estaba pasando exactamente entre las neuronas?

“Las frecuencias más altas desaparecieron y las neuronas se quedaron en comunicación en un canal de baja frecuencia -observaron-. Es como si los sonidos de un comedor lleno de niños hablando en grupos ruidosos, uno a uno entraran en silencio y todos los demás, se derrumbaran en un zumbido profundo”.

Según Brown, los picos menos frecuentes de actividad neuronal durante la anestesia son en realidad más coordinados que en cualquier otro estado mental. Ya sea que esté alerta, leyendo, durmiendo o meditando, sus ondas cerebrales son caóticas y difíciles de analizar. Pero ninguna señal es tan clara y rítmica en un EEG como la anestesia. Y, críticamente, cree que es esta uniformidad la que socava la conciencia.

“El propofol llega como un mazazo”, dice Miller, “y simplemente golpea el cerebro en este modo de baja frecuencia donde ya nada de eso es posible”.

Miller y Brown sospecharon que el tálamo sería especialmente importante para restablecer el caos de estar despierto. Una teoría existente sugiere que, para producir conciencia, esta pequeña protuberancia sincroniza los diversos ritmos de la corteza. Si el tálamo deja de funcionar, según la teoría, las ondas corticales no pueden coincidir con sus ritmos para comunicar pensamientos cohesivos. “Y la comunicación lo es todo en la conciencia”, dice Miller.

En una segunda línea de experimentos, los investigadores estimularon el tálamo con electrodos, utilizando una corriente comparable a la que reciben las personas como tratamiento de estimulación cerebral profunda para la enfermedad de Parkinson.

Y tras aclarar que “esto es indoloro, ya que el cerebro no tiene ninguna sensación, incluso sin anestesia”, aseguraron que “los monos parpadearon, su frecuencia cardíaca aumentó y sus extremidades se movieron”. Las tasas de activación de neuronas en algunas partes del cerebro volvieron a subir a más de tres picos por segundo. Los ritmos bajos cambiaron a un conjunto de frecuencias más rico, lo que indica un “parloteo” más normal. En otras palabras, los animales y sus neuronas se comportaron más como lo hacen durante la conciencia, a pesar de que todavía se estaban bañando con un potente anestésico.

El trabajo de Miller y Brown podría hacer que la anestesia sea más segura, al permitir que los anestesiólogos que usan el EEG controlen con mayor precisión las dosis de los medicamentos para las personas que están inconscientes. Y para algunos expertos, una esperanza para el futuro lejano sería utilizar la estimulación eléctrica del tálamo para reactivar la conciencia durante las operaciones o después de lesiones cerebrales graves o coma.

SEGUIR LEYENDO