Los pulsos de ultrasonido en el cerebro envían a los ratones a un estado de hibernación

Para muchos animales, la vida es un ciclo de escasez y abundancia. Las criaturas que hibernan se encogen bajo tierra en invierno, ralentizando su metabolismo para que puedan llegar en primavera sin comida. Incluso los ratones de laboratorio, si no tienen comida, pueden entrar en un estado llamado letargo, una especie de modo de sueño que ahorra energía.

Es algo con lo que los humanos han soñado durante mucho tiempo: si alguna vez dejamos este planeta y viajamos al espacio, experimentaremos nuestro propio período de escasez. Los escritores de ciencia ficción tienden a imaginar una tecnología misteriosa que mantiene a los humanos en estasis, capaces de sobrevivir siglos de silencio antes de emerger a una nueva vida. Por ahora, es una tecnología que está fuera de nuestro alcance.

Pero a medida que los científicos se esfuerzan por comprender estados como el letargo y la hibernación, han surgido detalles tentadores sobre cómo el cerebro controla el metabolismo. Los investigadores han informado en la revista Nature Metabolism el jueves que pudieron enviar ratones a un estado de letargo dirigiéndose a una parte específica del cerebro con ráfagas cortas de ultrasonido. No está claro exactamente por qué el ultrasonido tiene este efecto, pero los resultados sugieren que estudiar los circuitos neuronales involucrados en el letargo puede revelar formas de manipular el metabolismo más allá del laboratorio.

Los dispositivos ultrasónicos, que generan ondas de sonido de alta frecuencia, son más conocidos por sus poderes de imagen. Pero también han sido utilizados por neurocientíficos para estimular neuronas. Afinadas correctamente, las ondas de sonido pueden viajar profundamente al cerebro, dijo Hong Chen, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Washington en St. Louis y autor del nuevo artículo. En 2014, William Tyler, ahora en la Universidad de Alabama en Birmingham, y sus colegas aplicaron ultrasonido a una región sensorial del cerebro y descubrieron que mejoró el sentido del tacto de un sujeto. Un número creciente de obras son explorando el ultrasonido como un tratamiento para condiciones como la depresión y la ansiedad.

Curioso por saber más sobre una región del cerebro que regula la temperatura corporal en los roedores, el Dr. Chen y sus colegas construyeron pequeños gorros ultrasónicos para ratones. Los dispositivos entrenaron seis ráfagas, cada una de 10 segundos de ultrasonido, en el área seleccionada del cerebro del roedor. (Los investigadores que estudian el cerebro con ultrasonido deben ajustar sus dispositivos con cuidado para evitar el calor, que puede dañar el tejido).

Los ratones, notaron los investigadores, dejaron de moverse. Las mediciones de su temperatura corporal, frecuencia cardíaca y metabolismo mostraron una caída pronunciada. Los ratones permanecieron en este estado durante aproximadamente una hora después de que explotó el ultrasonido y luego volvieron a la normalidad.

Mirando más de cerca las neuronas involucradas en esta respuesta, los investigadores identificaron una proteína en sus membranas cerebrales, TRPM2, que parece ser sensible al ultrasonido; cuando los investigadores redujeron los niveles de proteína en los ratones, estos se volvieron resistentes a los efectos del ultrasonido.

Este es un paso importante para comprender cómo el ultrasonido afecta las neuronas, dijo Davide Folloni, investigador de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai en Nueva York que estudia el cerebro usando ultrasonido; los detalles han sido en gran parte esquivos.

Pero también es posible que el calor generado por el ultrasonido, no solo el ultrasonido en sí, afecte a TRPM2 en el cerebro de los ratones, un punto que plantearon Masashi Yanagisawa y Takeshi Sakurai de la Universidad de Tsukuba en Japón, en entrevistas separadas. Los dos estudiaron las neuronas en esta región del cerebro y su relación con los estados de letargo. Ambos pueden estar en juego, dijo el Dr. Chen.

En una de las partes más tentadoras del estudio, los investigadores probaron si los animales que normalmente no experimentan letargo, las ratas, se comportaron de manera diferente cuando se estimuló la región del cerebro con ultrasonido. De hecho, parecieron disminuir la velocidad y la temperatura de su cuerpo bajó.

“Tenemos que tener cuidado con los datos sobre ratas”, advierte el Dr. Chen. Hasta ahora solo tienen información de temperatura, no de tasa metabólica y otros factores.

¿Podría el ultrasonido ser un medio para modificar el metabolismo de animales más grandes sin un historial de letargo, como los humanos? Es una idea intrigante, dijo el Dr. Sakurai.

«En este punto», dijo, «sigue siendo una pregunta sin respuesta».