Detectan qué neuronas despiertan al cerebro para respirar en la apnea

Investigadores del Beth Israel Deaconess Medical Center (Bidmc), en Estados Unidos, han identificado el circuito neuronal específico responsable de despertar al cerebro para respirar en la apnea obstructiva del sueño.

Para llevar a cabo el estudio, publicado en Neuron, los científicos utilizaron un recinto con niveles atmosféricos ajustables de O2 y CO2 e imitaron los efectos de la apnea obstructiva del sueño en ratones al cambiar la proporción de los dos gases cada cinco minutos durante 30 segundos. Posteriormente se centraron en un subconjunto de neuronas, llamadas células PBELCGRP, que se sabe que muestran actividad en respuesta a niveles elevados de CO2.

El equipo usó roedores con estas células alteradas genéticamente para poder activar o suprimir las neuronas a voluntad usando luz o fármacos para activar los cambios genéticos. Conocidos como optogenética y quimiogenética, estos experimentos demostraron que la activación de estas células despierta a los ratones y los mantiene activos durante horas.

Al mismo tiempo, comprobaron que la supresión de la actividad de las células PBELCGRP permitiría que los ratones durmieran incluso cuando los niveles de CO2 en el aire a su alrededor aumentaran. Tomados en conjunto, estos hallazgos muestran que las células PBELCGRP despiertan el cerebro y son necesarias para la excitación.

En el experimento final, los científicos siguieron las ramas de largo alcance de las neuronas PBelCGRP (llamadas axones) a las células con las que se conectan en otras regiones del cerebro. Sin interrumpir la actividad completa de las células, los investigadores desconectaron la conexión de las neuronas PBelCGRP a un sitio clave en el cerebro anterior basal, lo que llevó a una pérdida casi completa de la sensibilidad a la excitación de CO2.

De esto modo, comprobaron que los niveles crecientes de CO2 pueden no ser el único factor que despierta repetidamente a las personas con apnea del sueño durante toda la noche.

Así, según los científicos, la presión de aire negativa en la vía aérea superior colapsada también puede enviar mensajes de "despertar" al cerebro a través de otro circuito neuronal o las neuronas PBelCGRP pueden despertar a un cerebro dormido en respuesta a una variedad de estímulos.

Medicamentos para vías cerebrales específicas

En palabras del autor principal, Clifford B. Saper, "nuestro objetivo era identificar los circuitos responsables de despertar al cerebro durante la apnea del sueño, que es distinta de la parte del cerebro que controla la respiración. Si pudiéramos evitar que el cerebro se despertara durante las apneas y activar solo la parte del cerebro que abre las vías respiratorias, las personas con apnea obstructiva del sueño aún podrían descansar bien por la noche".

Así, "en esta investigación buscamos crear medicamentos que afecten a vías específicas en el cerebro. El siguiente paso es ver si podemos usar medicamentos para prevenir la respuesta de despertar mientras aumentamos la apertura de las vías respiratorias. De esta forma, tener una apnea no despertaría a una persona".