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martes, 1 de junio de 2021

LOS INVESTIGADORES DESARROLLAN UN MARCO PARA ESTUDIAR LA CONECTIVIDAD CEREBRAL EN ORGANISMOS VIVOS

 


Bramsh Chandio, un Ph.D. candidato en ingeniería de sistemas inteligentes, publicó un artículo en Nature Scientific Reports que establece un gran marco de análisis médico que se puede utilizar en neurociencia y neurología para estudiar la conectividad cerebral en organismos vivos.

El estudio, que fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud, se centró en los marcadores de progresión de la enfermedad de Parkinson. Sin embargo, el marco, llamado Bundle Analytics, o BUAN, se puede adaptar a cualquier trastorno neurológico o psiquiátrico. Los datos se pueden adquirir de forma segura en cualquier escáner de resonancia magnética mediante adquisiciones de imágenes por resonancia magnética de difusión (dMRI), que se utilizan para monitorear los accidentes cerebrovasculares y están ampliamente disponibles. De esta manera, BUAN puede ser una herramienta útil para múltiples dominios de la ciencia, la ingeniería y la medicina.

“Queríamos crear un marco genérico, premeditado, robusto y minuciosamente probado para estudiar las vías cerebrales in vivo que pudiera usarse para estudiar y encontrar los efectos de cualquier condición patológica o psicológica en la conectividad cerebral”, dijo Chandio.

El artículo, "Bundle analytics, un marco computacional para investigar las formas y perfiles de las vías cerebrales en las poblaciones", describe una herramienta de software robusta y fácil de usar que puede permitir a los neurocientíficos y neuroingenieros explorar las conexiones cerebrales de una manera segura y reproducible. El análisis de paquetes, o BUAN, proporciona un marco para los estudios tractoométricos del mundo real, que presentan mediciones microestructurales específicas del tracto de la materia blanca en el cerebro.

"Un psicólogo puede beneficiarse de BUAN para desarrollar una teoría sobre la función del cerebro", dijo Chandio. “Un neurólogo puede usarlo para encontrar qué vías cerebrales de un paciente tienen defectos o se desvían de la población normal. Se puede usar para estudios longitudinales para probar los efectos de un medicamento en una población, procedimientos neuroquirúrgicos, edad, etc. Un estudiante de medicina o neurociencia puede usar BUAN para estudiar y aprender las principales vías del cerebro, comprender la conectividad del cerebro e investigar la posibilidad de nuevas vías. Hay infinitas posibilidades para el uso práctico de BUAN en múltiples campos de la ciencia”.

Para fortalecer la reproducibilidad y la apertura en la ciencia, BUAN está disponible gratuitamente en DIPY, una biblioteca de software de imágenes médicas bien establecida y acreditada. Esto permite que los científicos de datos y los desarrolladores de software amplíen el marco utilizando prácticas estándar de ingeniería de software.

Chandio y sus colegas se están comunicando actualmente con centros de imágenes médicas, clínicas y compañías farmacéuticas para implementar BUAN en su práctica diaria para mejorar el tratamiento y la atención del paciente.

"Esta investigación representa un importante paso adelante en la comprensión de cómo funciona el cerebro y cómo las diferentes enfermedades lo afectan. Este tipo de herramientas se encuentra en el centro de la misión de nuestra escuela y refuerza nuestro liderazgo cuando se trata de desarrollar la tecnología de atención médica del mañana”.

domingo, 18 de octubre de 2020

EL EJERCICIO GENERA NUEVAS NEURONAS EN EL CEREBRO

 



 

Durante toda la existencia de la humanidad se ha necesitado de gran actividad física para poder sobrevivir. Esta actividad hace funcionar en forma óptima al cuerpo y se ha demostrado que el ejercicio aumenta la capacidad del cerebro de generar nuevas neuronas.

   La actividad física demostró ser importante para la generación de neuronas nuevas. Antes se pensaba que se nacía con cierto numero de neuronas y que estas disminuían con el paso de los años. Pero en la década de los noventas las evidencias de que el cerebro generaba nuevas neuronas empezaron a tomar fuerza.

   Una de estas demostraciones básicas es que, si un ratón se ejercitaba en una rueda para correr en su jaula, provocaba el nacimiento de nuevas neuronas en el hipocampo, una estructura del cerebro asociada con la memoria.

   Desde entonces se sabe que el ejercicio tiene efectos positivos en el cerebro, especialmente a medida que envejecemos, y que incluso, puede ayudar en caso de enfermedades neurodegenerativas. Pero ¿por qué el ejercicio tiene ese poder en el cerebro?

 

¿Qué hace la actividad física en el cuerpo?

   El ejercicio activa todo nuestro cuerpo para un funcionamiento más eficiente, como, por ejemplo, los pulmones, se expanden y contraen más rápido y provocan que capten más oxígeno del aire. El corazón trabaja más aprisa para llevar el oxígeno y los nutrientes que el resto del cuerpo necesita para poder mantener el esfuerzo físico. Esto, a su vez, aumenta su tamaño y su capacidad de latir. El sistema circulatorio se vuelve más resistente y generan nuevas venas y arterias pequeñas que ayudan a distribuir mejor la sangre.

   También los músculos, y el resto del organismo mejora su capacidad para funcionar mejor y mantener al cuerpo en su conjunto en mejores condiciones.



 

¿Qué aspectos del cerebro mejoran con el ejercicio?

   Cuando los investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, liderados por Fred Gage y Henriette Van Praag, mostraron en la década de 1990 que correr aumentó el nacimiento de nuevas neuronas del hipocampo en ratones, notaron que este proceso parecía estar vinculado a la producción de una proteína llamada factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF).

   El grupo de Salk y otros continuaron demostrando que la neurogénesis inducida por el ejercicio está asociada con un mejor rendimiento en tareas relacionadas con la memoria en roedores. Los resultados de estos estudios fueron sorprendentes porque la atrofia del hipocampo está ampliamente relacionada con las dificultades de memoria durante el envejecimiento humano saludable y se produce en mayor medida en personas con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.

   Después de este trabajo en animales, los científicos llevaron a cabo una serie de investigaciones que determinaron que, en los humanos, al igual que en los roedores, el ejercicio aeróbico conduce a la producción de BDNF y aumenta la estructura, es decir, el tamaño y la conectividad, de las áreas clave del cerebro, incluido el hipocampo. En un ensayo aleatorio, 12 meses de ejercicio aeróbico condujeron a un aumento en los niveles de BDNF, un aumento en el tamaño del hipocampo y mejoras en la memoria en adultos mayores.

   Otros investigadores han encontrado asociaciones entre el ejercicio y el hipocampo en una variedad de estudios observacionales. En otro estudio de más de 7,000 adultos de mediana edad a adultos mayores en el Reino Unido, publicado en 2019, demuestran que las personas que dedicaron más tiempo a una actividad física moderada a vigorosa tenían volúmenes de hipocampo más grandes.

   Los investigadores también han documentado vínculos claros entre el ejercicio aeróbico y los beneficios para otras partes del cerebro, incluida la expansión de la corteza prefrontal. Tal aumento de esta región se ha relacionado con funciones cognitivas ejecutivas más agudas, que involucran aspectos de planificación, toma de decisiones y multitarea, habilidades que, como la memoria, tienden a disminuir con un envejecimiento saludable y se degradan aún más en presencia de Alzheimer. Los científicos sospechan que el aumento de las conexiones entre las neuronas existentes, en lugar del nacimiento de nuevas neuronas, son responsables de los efectos beneficiosos del ejercicio en la corteza prefrontal y otras regiones del cerebro fuera del hipocampo.



 

Dejar de hacer ejercicio hace que las ventajas se pierdan

   Es razonable pensar que la actividad física proporcione beneficios al cerebro, como lo hace en el resto del cuerpo, pero también es lógico pensar que dejar el ejercicio hace que estos progresos se pierdan. Los recursos fisiológicos necesarios para construir y mantener dicho cerebro, incluidos los que apoyan el nacimiento y la supervivencia de nuevas neuronas, le cuestan energía al cuerpo, lo que significa que, si no usamos regularmente este sistema, es probable que perdamos estos beneficios.

   En nuestra sociedad moderna, no necesitamos participar en actividades físicas aeróbicas para encontrar comida para sobrevivir. La atrofia cerebral y los declives cognitivos concomitantes que ocurren comúnmente durante el envejecimiento pueden estar en parte relacionados con nuestros hábitos sedentarios.

 

Al tratar de aprender algo durante el ejercicio aumenta la capacidad del cerebro

   Nuestros antepasados evolucionaron en un mundo impredecible. ¿Qué pasaría si pudiéramos modificar nuestras rutinas de ejercicio para incluir desafíos cognitivos como los que enfrentan nuestros antepasados cazadores-recolectores?

   Si podemos aumentar los efectos del ejercicio al incluir una actividad cognitivamente exigente, entonces quizás podamos aumentar la eficacia de los regímenes de ejercicio destinados a aumentar la cognición durante el envejecimiento e incluso alterar el curso de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.

 

Ejercítate y piensa

 

   De hecho, un número creciente de investigaciones sugiere que el ejercicio que estimula cognitivamente puede beneficiar al cerebro más que el ejercicio que no genera tales demandas cognitivas. Por ejemplo, Gerd Kempermann y sus colegas del Centro de Terapias Regenerativas de Dresde en Alemania exploraron esta posibilidad comparando el crecimiento y la supervivencia de nuevas neuronas en el hipocampo del ratón después del ejercicio solo o después del ejercicio combinado con el acceso a un entorno enriquecido cognitivamente. Encontraron un efecto aditivo: el ejercicio solo era bueno para el hipocampo, pero combinar la actividad física con las demandas cognitivas en un entorno estimulante fue aún mejor, lo que condujo a más neuronas nuevas. El uso del cerebro durante y después del ejercicio pareció desencadenar una mayor supervivencia de las neuronas.

   Los investigadores han comenzado recientemente a extender estos estudios de animales a humanos, con resultados alentadores. Por ejemplo, los investigadores han estado explorando la combinación de ejercicio y desafíos intelectuales en individuos que experimentan un deterioro cognitivo notable. Estos probaron que el ejercicio simultáneo y las intervenciones de actividades intelectuales en personas con deterioro cognitivo, llevan a una mejora en el cerebro.

   Ciertamente, los resultados hasta ahora sugieren que las personas que ya están experimentando algún deterioro cognitivo pueden beneficiarse del ejercicio mientras juegan un videojuego mentalmente exigente. En estudios de adultos sanos, también han demostrado que hacer ejercicio y jugar un videojuego cognitivo desafiante al mismo tiempo puede provocar un mayor aumento la capacidad cerebral que el ejercicio solo. Estos hallazgos refuerzan aún más la idea de que el ejercicio con alguna actividad que estimule al cerebro es fundamental para lograr beneficios cerebrales inducidos por el ejercicio.

 

https://www.intramed.net/contenidover.asp?contenidoid=95287

 

https://www.miradaalaciencia.com/2020/10/el-ejercicio-puede-combatir-la-depresion.html

 

https://www.miradaalaciencia.com/2020/08/las-redes-neuronales-nos-hacen-lo-que.html

 

https://www.miradaalaciencia.com/2020/08/la-plasticidad-cerebral-y-las-uniones.html

 

 

UNA ADVERTENCIA DADA DESDE 2015 SOBRE EL PELIGRO DE EL CORONAVIRUS

El artículo siguiente fue publicado en la revista The Scientist el  16 de noviembre de 2015, por Jef Akst. En estos momento, donde ya hemos ...