MADRID, 22 Oct. (EUROPA PRESS) -
El objetivo de la anestesia es poner el cerebro en un estado inconsciente en el que no se perciben estímulos como los sonidos. En este estado, las neuronas de la corteza auditiva siguen siendo estimuladas por los sonidos, pero estos no son percibidos por el cerebro. Ahora, científicos del Instituto Pasteur, el CNRS y la Universidad París-Saclay (Francia) han revelado un nuevo mecanismo neuronal que acompaña la transición de un estado de percepción consciente a un estado de inconsciencia bajo anestesia.
Para ello, se utilizó una técnica de imagen óptica de vanguardia, la microscopía multifotónica, para observar la actividad de casi mil neuronas en la corteza auditiva durante la transición de un estado de vigilia a un estado de anestesia, en un modelo de ratón.
Los resultados indican que, en el estado de vigilia, algunos conjuntos de neuronas responden a los sonidos y otros están espontáneamente activos (demostrando una actividad cerebral continua). Pero bajo anestesia, los conjuntos de neuronas que responden a los sonidos eran indistinguibles de las neuronas espontáneamente activas. En el estado de inconsciencia producido por la anestesia, la corteza cerebral enmascara las entradas sensoriales con su propia actividad "espontánea". Estos hallazgos, publicados en la revista 'Nature Neuroscience', abren nuevas posibilidades para modelar los estados de vigilancia.
Aunque los mecanismos que utiliza el oído para recibir sonidos empiezan a comprenderse con claridad, se sabe mucho menos sobre los que intervienen en la percepción e interpretación de los sonidos y en la conciencia de la sensación auditiva. La neurociencia de la audición, y de la percepción sensorial en general, está lidiando con varias cuestiones a este respecto. Una de ellas se refiere a los mecanismos que distinguen la percepción consciente, durante la vigilia, del procesamiento de los sonidos en el cerebro durante estados inconscientes como el sueño o la anestesia.
¿Por qué la corteza auditiva se activa cuando un sonido llega al oído de una persona o un animal anestesiado y, sin embargo, bajo anestesia no hay percepción consciente de los sonidos en los seres humanos? Hasta ahora, esta pregunta era imposible de resolver porque las mediciones disponibles de la actividad neuronal solo proporcionaban información sobre la actividad de neuronas individuales o de pequeños conjuntos de neuronas registradas de forma aislada dentro de las vastas redes neuronales que componen el córtex.
Estos datos no ofrecían una visión general de la actividad coordinada de las redes neuronales. Otros conjuntos de datos recogidos a nivel cerebral sirvieron para deducir la actividad media de estas grandes redes, pero no ofrecieron detalles sobre ellas. Así que no fue posible extraer suficiente información sobre la actividad del córtex para calibrar las diferencias fundamentales en las respuestas sensoriales entre la vigilia y la anestesia.
En este estudio, los equipos dirigidos por Brice Bathellier utilizaron una técnica de registro óptico (imágenes de calcio mediante microscopía multifotónica) para monitorizar la actividad de conjuntos de casi mil neuronas en la corteza auditiva durante la vigilia y la anestesia en ratones. A continuación, los científicos utilizaron métodos matemáticos para estudiar los perfiles de los conjuntos de neuronas activados en respuesta a una serie de sonidos variados. Estas novedosas observaciones revelaron que, aunque las neuronas se activan por los sonidos tanto en estado de vigilia como bajo anestesia, los conjuntos implicados en ambos estados son completamente diferentes.
También demostraron que el córtex es una estructura constantemente activa, incluso en ausencia de estimulación. Al comparar esta actividad "espontánea" con la actividad evocada por los sonidos, los científicos hicieron otra observación. Mientras que durante la vigilia, los conjuntos neuronales activados por los sonidos difieren de los activados espontáneamente, bajo anestesia, los conjuntos neuronales evocados en respuesta a los sonidos también se activan sistemáticamente de forma espontánea. Así, aunque el córtex auditivo responde a la estimulación sonora bajo anestesia, su respuesta es indistinguible de su propia actividad interna.
Estas observaciones sugieren un mecanismo que explicaría la paradoja de la percepción auditiva, y por extensión de la percepción sensorial, bajo anestesia. "La activación de las neuronas del córtex bajo anestesia no solo es estructuralmente diferente de la observada durante la vigilia; lo que es más importante, es prácticamente indistinguible de la actividad espontánea del córtex", afirma Bathellier.
Por lo tanto, explica que las respuestas neuronales en la corteza auditiva bajo anestesia son efectivamente "silenciosas" para el resto del cerebro, porque son ahogadas por su propio "ruido". "Estos resultados también indican que una de las condiciones para la percepción consciente es que el córtex sea capaz de activar conjuntos de neuronas distintos de los que se activan espontáneamente", añade.
"En cierto sentido, el córtex despierto es más creativo porque genera nuevas bases de actividad específicas para el sonido en respuesta a los sonidos, mientras que esta especificidad no parece existir durante la anestesia. Queda por ver si las mismas conclusiones se aplican también a otros estados, como el sueño", señala Alain Destexhe, coautor del estudio.
Estos resultados también ofrecen nuevos conocimientos sobre los mecanismos que subyacen a la percepción consciente de los sonidos u otras señales sensoriales, y preparan el camino para nuevos modelos de procesamiento de la información consciente e inconsciente en las demás regiones de la corteza cerebral.
