Investigadores de la Universidad de Michigan identificaron qué neuronas y redes cerebrales se activan en diferentes momentos del ciclo diario. El avance permite avanzar hacia métodos más objetivos para evaluar el cansancio y su impacto en trabajos que exigen alta responsabilidad.
Comprende cómo varía la actividad cerebral a lo largo del día es un paso significativo, pues permite rastrear qué neuronas y redes cerebrales se activan en distintos momentos cotidianos o de mayor exigencia.
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Este trabajo, publicado en la revista PLOS Biology, aporta una visión inédita sobre la señalización cerebral durante el sueño y la vigilia. Daniel Forger, autor principal y profesor de matemáticas en la Universidad de Michigan, destacó que el estudio se propuso desentrañar los mecanismos de la fatiga, un fenómeno que, según él, resulta difícil de evaluar de manera subjetiva.
Forger, remarca que el estudio buscó detectar pistas para identificar la fatiga, ya que las personas no logran juzgar con precisión su propio cansancio.
“En realidad, somos pésimos para juzgar nuestra propia fatiga. Se basa en nuestro cansancio subjetivo”, explicó Forger. El objetivo del equipo es desarrollar “firmas” objetivas que permitan determinar si una persona está fatigada y si puede desempeñar tareas críticas con seguridad.
Un equipo internacional de investigación
La investigación combinó esfuerzos de equipos científicos en Estados Unidos, Japón y Suiza; al tiempo que los científicos de la Universidad de Michigan diseñaban los flujos de trabajo matemáticos y computacionales para analizar los datos, los colaboradores en Japón y Suiza desarrollaban un enfoque experimental innovador. Todo un trabajo de equipo.
Recursos y métodos aplicados
Utilizaron la microscopía de lámina de luz, una técnica de imagen avanzada que genera representaciones tridimensionales de cerebros de ratones. Además, implementaron un método de marcado genético que hacía que las neuronas activas brillaran bajo el microscopio, permitiendo identificar con precisión qué células estaban activas y en qué momento.
El equipo observó que en los ratones, la actividad cerebral al despertar comienza en las capas internas o subcorticales. A medida que avanza el día —o la noche, dado que los ratones son animales nocturnos—, los focos de actividad se desplazan hacia la corteza cerebral superficial.
La investigación compara este fenómeno cerebral con el funcionamiento de una ciudad
“El cerebro no solo cambia su nivel de actividad a lo largo del día o durante un comportamiento específico. De hecho, reorganiza qué redes o regiones de comunicación están a cargo, de forma similar a las carreteras de una ciudad que sirven a diferentes redes de tráfico en distintos momentos”, dice el investigador.
El verdadero desafío radica en comprender cómo todas las partes del cerebro se conectan e interactúan en tiempo real, y ese patrón de reorganización cerebral podría estar vinculado a la aparición de síntomas de fatiga y, potencialmente, a trastornos psiquiátricos.
El consorcio internacional de HSFP integró equipos de la Universidad de Michigan, la Universidad de Zúrich y el Centro RIKEN de Investigación en Biosistemas y Dinámica en Japón, bajo la dirección de Hiroki Ueda.
Los métodos desarrollados podrían, en el futuro, servir para garantizar que profesionales con grandes responsabilidades descansen lo suficiente antes de iniciar actividades de alto riesgo, según los autores.
La colaboración permitió sentar las bases para futuras investigaciones sobre fatiga, salud mental y el impacto de terapias farmacológicas en la actividad cerebral.
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Aunque las técnicas experimentales actuales no pueden aplicarse directamente a humanos, Forger indicó que ciertos hallazgos en modelos murinos pueden trasladarse a la fisiología humana. Además, los enfoques computacionales desarrollados son generalizables, según Guanhua Sun, coautor y profesor de la Universidad de Nueva York, quien participó en el proyecto como estudiante de doctorado en la Universidad de Michigan.
