Por qué el cerebro consume tanta energía incluso si duermes

Un equipo de científicos ha descubierto que el cerebro humano puede llegar a consumir hasta 10 veces más energía que el resto del cuerpo, hasta el 20% de ingesta de energía en promedio cuando se está en reposo.

08 diciembre 2021 |

Es probable que este estudio haya descubierto uno de los grandes misterios de la neurociencia humana, ya que el cerebro es un órgano prácticamente inactivo que necesita bastante energía.

La investigación publicada en Science, atribuye la respuesta a un diminuto devorador de energía que se esconde dentro de las neuronas.

Cuando una célula cerebral transmite una señal a otra neurona, lo hace a través de una sinapsis, un pequeño espacio entre ambas. Todo inicia cuando la neurona presináptica envía un montón de vesículas al final de su cola, la más cercana a la sinapsis, estas vesículas absorben los neurotransmisores del interior de la neurona, actuando como sobres que contienen mensajes y necesitan ser enviados.

Estos sobres llenos son transportados hasta el borde de la neurona, donde se acoplan y se fusionan con la membrana, liberando sus neurotransmisores en la brecha sináptica. Una vez allí, estos transmisores se conectan a los receptores de la célula postsináptica, continuando la transmisión del mensaje.

Los pasos de este proceso fundamental requieren una gran cantidad de energía del cerebro, especialmente cuando se trata de la fusión de las vesículas, ya que las terminaciones nerviosas más cercanas a la sinapsis no pueden almacenar suficientes moléculas de energía, lo que significa que tienen que sintetizarlas por sí mismas para conducir los mensajes eléctricos en el cerebro.

Así que tiene sentido que un cerebro activo consuma mucha energía. Pero, ¿qué le ocurre a este sistema cuando una persona que está en coma mantiene el cerebro en reposo?

Para saber esto, los investigadores diseñaron varios experimentos con terminales nerviosas, en los que se comparaba el estado metabólico de la sinapsis cuando estaba activa y cuando estaba inactiva. Así notaron que incluso cuando los terminales nerviosos no disparaban, las vesículas sinápticas tenían una elevada demanda de energía metabólica, demostrando que inclusive los cerebros de los pacientes en coma que tienen diagnóstico de muerte cerebral, consumen entre dos y tres veces menos energía que un cerebro activo.

Eso significa que la bomba responsable de expulsar los protones de la vesícula y, por tanto, de aspirar los neurotransmisores, parece no descansar nunca y requiere un flujo constante de energía para funcionar. De hecho, esta bomba oculta fue responsable de la mitad del consumo metabólico de la sinapsis en reposo en los experimentos. Según los investigadores, esto se debe a que esta bomba tiende a tener fugas. Así, las vesículas sinápticas derraman protones constantemente a través de sus bombas, incluso si ya están llenas de neurotransmisores y si la neurona está inactiva.

"Dado el enorme número de sinapsis en el cerebro humano y la presencia de cientos de vesículas sinápticas en cada una de estas terminales nerviosas, este coste metabólico oculto de devolver rápidamente las sinapsis en un estado listo se produce a costa de un importante gasto [de energía presináptica] y de energía, lo que probablemente contribuye a las demandas metabólicas del cerebro y a su vulnerabilidad metabólica", argumentaron los investigadores.

Aunque aún no se sabe cómo pueden afectar a los distintos tipos de neuronas esas elevadas cargas metabólicas, los científicos creen que estos hallazgos pueden ayudar a entender mejor por qué el cerebro humano es tan vulnerable a la interrupción o debilitamiento de su suministro de energía.