Un anestésico ayuda a explicar cómo funciona la conciencia en el cerebro

Un anestésico muy utilizado permite conocer la forma en la que se comunican distintas partes del cerebro para generar la conciencia

En los quirófanos y las unidades de cuidados intensivos de los hospitales, el propofol es un fármaco muy utilizado para sedar a los pacientes o dejarlos totalmente inconscientes para procedimientos quirúrgicos invasivos.

El propofol actúa con rapidez y es bien tolerado por la mayoría de los pacientes cuando lo administra un anestesista. Pero, ¿qué ocurre en el interior del cerebro cuando se anestesia a alguien, y qué revela esto sobre la propia conciencia?

Los investigadores de la UM que estudian la naturaleza de la conciencia han utilizado con éxito el fármaco para identificar la complicada geometría cerebral que se produce durante estado de inconsciencia, ofreciendo una visión sin precedentes de estructuras cerebrales que tradicionalmente han sido difíciles de estudiar.

«La conciencia ha sido objeto de estudio desde diversas perspectivas y comprender los fundamentos neurobiológicos de la conciencia conlleva importantes implicaciones de múltiples disciplinas médicas como la neurología, la psiquiatría y la anestesiología», afirma el doctor Zirui Huang, profesor ayudante de investigación del Departamento de Anestesiología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Michigan (UM).

Cómo quedar inconsciente

Hasta la fecha, los investigadores han debatido sobre la forma en que los anestésicos suprimen la conciencia. En concreto, si el lugar de acción se encuentra principalmente en el tálamo, una estructura en forma de huevo situada en las profundidades del cerebro, que recibe información de lo que vemos, tocamos y oímos, o bien en la corteza cerebral, que procesa esa información de forma compleja.

Un nuevo estudio publicado en la revista Nature Communications y dirigido científicos del Centro para la Ciencia de la Conciencia de la UM, describe por primera vez en humanos cómo el propofol modifica las conexiones entre las células cerebrales de estas dos importantes áreas.

En voluntarios sanos, trazaron un mapa de los cambios en la arquitectura del cerebro antes, durante y después de la sedación con propofol, guiados por imágenes de resonancia magnética funcional (IRMf). Esto les permitió monitorizar el flujo sanguíneo a zonas del cerebro a medida que los participantes en el estudio entraban y salían de un estado de inconsciencia.

Huang explicó que, al inicio del estudio, el tálamo presenta un nivel equilibrado de actividad tanto de núcleos específicos (grupos de células cerebrales) que envían información sensorial a zonas muy definidas del córtex -lo que se conoce como procesamiento unimodal- como de núcleos que envían información de forma más difusa a una capa superior del córtex, lo que se conoce como procesamiento transmodal.

El equipo descubrió que, bajo sedación profunda, el tálamo mostraba una reducción drástica de la actividad en los grupos de células cerebrales responsables del procesamiento transmodal, lo que conducía a un patrón unimodal dominante, que sugería que, aunque se seguían recibiendo entradas sensoriales, no había integración de esas entradas.

«El campo se ha centrado en los efectos anestésicos en el tálamo y el córtex durante más de dos décadas; creo que este estudio supone un avance significativo en la neurobiología», afirma George Mashour, doctor y catedrático de Anestesiología y Farmacología.

La conexión entre el tálamo y el córtex que produce la conciencia

A continuación, descubrieron los tipos celulares específicos que intervenían en el paso a un estado inconsciente y su relación con el cambio en el procesamiento talámico. Según Huang, el tálamo contiene al menos dos tipos distintos de células: las del núcleo y las de la matriz.

«Ahora tenemos pruebas convincentes de que las conexiones generalizadas de las células matrices talámicas con el córtex de orden superior son fundamentales para la conciencia», afirma Hudetz, catedrático de Anestesiología de la UM y actual director del Centro para la Ciencia de la Conciencia.

Imaginando que el córtex está formado por capas como una cebolla, las células del núcleo se conectan a las capas inferiores, mientras que las células de la matriz se conectan a las capas superiores de forma más dispersa. Mediante una medición detallada, pudieron comprobar que una alteración de la actividad de las células matrices desempeñaba un papel más importante en la transición a la inconsciencia que las células centrales.

Otra sorpresa fue que el GABA, uno de los principales transmisores inhibitorios del cerebro que suele considerarse clave en la acción del propofol, no desempeñó un papel tan destacado como se esperaba.

«Los resultados sugieren que la pérdida de conciencia durante la sedación profunda se asocia principalmente a la alteración funcional de las células matrices distribuidas por todo el tálamo», afirma Huang, autor principal.

REFERENCIA

Propofol Disrupts the Functional Core-Matrix Architecture of the Thalamus in Humans