David Kleinfeld, profesor de Física y Neurobiología de la Universidad de California, San Diego (Estados Unidos), y sus colegas mapearon los vasos sanguíneos en un área del cerebro del ratón que recibe las señales sensoriales de los bigotes.
Un estudio, publicado este domingo en la edición digital temprana de la revista ‘Nature Neuroscience’, describe la arquitectura vascular en una región bien conocida de la corteza cerebral y explora lo que significa la estructura de imagen funcional del cerebro y la aparición de un tipo de demencia. El nuevo mapa revela que los vasos sanguíneos dentro de un área sensorial hacen un bucle en el cerebro de los mamíferos y se conectan de forma inesperada.
David Kleinfeld, profesor de Física y Neurobiología de la Universidad de California, San Diego (Estados Unidos), y sus colegas mapearon los vasos sanguíneos en un área del cerebro del ratón que recibe las señales sensoriales de los bigotes.
La organización de las células neuronales en esta región del cerebro es bien entendida como un patrón de los vasos sanguíneos que se hunden desde la superficie del cerebro y regresan de las profundidades, pero la red que hay en el medio era desconocida hasta ahora. Sin embargo, estas pequeñas arteriolas y vénulas que proporcionan oxígeno y nutrientes a las células del cerebro requieren mucha energía y se llevan los desechos.
El equipo rastreó esta fina red llenando los vasos con un gel fluorescente y usando un sistema automatizado, desarrollado por el coautor Philbert Tsai, que elimina las capas delgadas de tejido con un láser, mientras que captura una serie de imágenes para reconstruir la red tridimensional de los vasos pequeños.
El proyecto se centró en una región de la corteza cerebral en la que las células nerviosas son muy conocidas por dejar vestigios en los bigotes individuales de los ratones. Estas neuronas se agrupan en «barriles», uno por barba, un modelo de organización que se ve en otras áreas sensoriales también. Los científicos esperaban que cada barril de bigote coincidiera con su propio suministro de sangre, pero eso no fue así, sino que los vasos sanguíneos no se alinean con la estructura funcional de las neuronas que los alimentan.
«Esto fue una sorpresa, ya que los vasos sanguíneos se desarrollan en tandem con el tejido neural», dijo Kleinfeld. En su lugar, los microvasos debajo de la superficie dan un giro y se conectan en patrones que, obviamente, no se corresponden con los barriles. Para buscar patrones, los expertos se dirigieron a una rama de las matemáticas llamada teoría de grafos, que describe los sistemas como nodos interconectados. Con este enfoque, no surgieron subunidades escondidas, lo que demuestra que la malla forma una red continua que ellos llaman el «angioma».
Los mapas vasculares trazados en este estudio plantean una cuestión de lo que en realidad estamos viendo en una especie ampliamente utilizada de imágenes cerebrales llamada resonancia magnética funcional, que de una forma mide la actividad cerebral mediante el registro de los cambios en los niveles de oxígeno en la sangre. La idea es que la actividad a nivel local agota el oxígeno.
Así que movieron bigotes individuales de los ratones y encontraron que las señales ópticas asociadas con el oxígeno agotado se centran en los barriles, donde los registros eléctricos confirmaron la actividad neuronal. Por lo tanto, el mapeo cerebral no depende de una disposición modular de los vasos sanguíneos.
Además, los investigadores dieron un paso más para calcular los patrones de flujo sanguíneo basado en los diámetros y las conexiones de los vasos y preguntaron cómo podría cambiar esto si se bloqueara la alimentación de una arteriola. El mapa les permitió identificar «dominios de perfusión», que predicen el volumen de las lesiones que se producen cuando un coágulo obstruye un vaso.
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