Cómo se ve una ola de muerte cerebral

Hace ya un par de semanas tuve oportunidad de observar algo especial, algo que hasta ahora yo no había visto nunca, algo que me dejó con la boca abierta, algo que hizo que nueve horas de experimento valieran la pena, incluso aunque no pudiéramos terminar el experimento, incluso aunque significara que perdimos a nuestro “paciente”. El otro día pude observar como se muere un cerebro. Desde dentro. Y ahora vosotros podréis también.

Este vídeo que os muestro es parte de uno de mis experimentos de casi todos los días. Un trozo de corteza visual de ratón, los círculos que veis son los somas (cuerpos) de las neuronas marcados con una sustancia fluorescente verde (OGB1) que reacciona frente a la diferente concentración de calcio dando una idea de actividad neuronal, como ya expliqué en el post sobre lo que hago en el lab.

¿Por qué el calcio es un indicador de actividad neuronal? Porque las señales de tipo excitatorio mediadas por el neurotransmisor Glutamato implican dos tipos de receptores AMPA-R y NMDA-R, siendo este último tipo de receptores permeable (o sea que deja pasar) iones de Calcio. Lo que ocurre cuando hay sobreexcitación en el sistema es que se produce neurotoxicidad, porque al mantener abiertos estos canales por donde entra calcio en la célula, éste se acumula en exceso produciendo especies oxidativas (ROS) y colapso mitocondrial, en resumen, muerte celular.

Ahora bien, ¿qué podría haber llevado a esta situación en mi experimento? Una hipótesis que se me ocurre es que al ser un experimento largo y tener el animal anestesiado durante más de 7-8 horas, el grado de depresión de los circuitos inhibitorios (fundamentalmente la anestesia que utilizamos, un cóctel de opíaceos, analgésicos y sedativo, afecta a receptores para GABA (ácido gammaaminobutírico), que son los receptores típicos de neuronas del tipo inhibitorio) fuera tan elevado que condujera a una sobreexcitación excesiva en córtex visual y la ola de calcio que observamos a mitad del video y que coincide con la muerte cerebral del animal.

Por cierto, imagino que os habréis preguntado qué ocurre en el lado izquierdo de la imagen que parece como el reflejo del resto sobre la superficie de un lago pero en miniatura. Os lo explico tal y como me lo explicó mi colega Roni Jortner: nuestro microscopio “ve” en una sola dirección, igual que nosotros sólo leemos en una dirección, al menos conscientemente. Porque la realidad es que nuestros ojos, igual que nuestro microscopio, leen cada línea dos veces sólo que una de ellas lo hacen más rápido (por eso el reflejo es más pequeño) y en el caso de nuestros ojos, inconscientemente. Podía haber editado el vídeo y cortado esa parte, pero me gustó su explicación porque yo tampoco me había dado cuenta de ese detalle, de que leemos dos veces.

Espero que os haya fascinado tanto como a mí la visión de esta ola de calcio inundando el cerebro del que ha sido uno de mis mejores “pacientes”, sobre todo para no sentir que sólo nos emocionamos los científicos frikies.

*Addendum: @Raven_neo me ha pasado un enlace al estudio de un grupo holandés donde observan una ola de actividad neuronal que pudiera correlacionar con la que yo vi en ratas recién decapitadas, por si queréis más aquí.

9 thoughts on “Cómo se ve una ola de muerte cerebral

  1. La ola de calcio ocurre en el encéfalo por otros motivos ¿no? Quiero decir que muerte cerebral implica ola de calcio, pero ola de calcio no tiene porque implicar muerte cerebral. Sería interesante ver si los individuos con muerte cerebral (pero organismo vivo) han sufrido este efecto…

    Un vídeo increíble… ver la muerte “tan cerca” a tanta resolución, increíble. ¡ Gracias por el esfuerzo para enseñarnos esto !

    1. Tienes razón, hay otro tipo de olas de calcio que son parte de la señalización “normal” en el cerebro, son las que tienen lugar en astrocitos y que se descubrieron no hace demasiado. El caso de la que describo es un tanto diferente porque es masiva y tiene como origen, como explico en el post, una sobreexcitación tan masiva que provoca la apertura de multitud de canales de calcio y daño mitocondrial, lo que no ocurre en condiciones normales, con las olas de calcio astrocíticas. Hay otras olas de calcio que también señalizan muerte celular y tienen lugar durante el desarrollo embrionario y la reorganización cerebral (revisión aquí: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22708595). Es un tema extenso pero interesante, porque la señalización por calcio, como bien sabes, no se circunscribe sólo al cerebro.
      Me alegro que te haya impresionado tanto como a mí. 🙂

      1. ¡ Gracias por la respuesta ! Lo vi hace un año o así muy por encima y es un tema que no domino en absoluto…

        ¿Quizás tengamos que empezar a considerar al calcio como la molécula de la ¿vida?…o de la ¿muerte?. Está más presente de lo que la gente piensa (se centran en los huesos y se olvidan de tantas otras cosas)

        Saludos!

  2. Hola.
    Impresionante el vídeo.

    ¿Podrías explicar (con otras palabras) lo de la parte izquierda de la pantalla, el microscopio, la (doble) lectura en una dirección… o pasarme un link donde poder leerlo?

    Me da rabia prestarle mucha atención a algo y no tener ni repajolera idea de lo que dice. xD

    1. Verás, el láser del microscopio escanea cada línea en una sola dirección, lee como si dijéramos de izquierda a derecha, pero para poder leer la siguiente línea tiene que volver desde el extremo derecho de la línea al izquierdo de la siguiente y mientras lo hace sigue leyendo, o sea escaneando, lo que ocurre es que lo hace más rápido (fly-back time shorter than scan time) y eso es lo que produce la imagen especular en miniatura en el lateral de la imagen. De la misma manera (o similar) nuestros ojos recorrerían una línea de texto de izquierda a derecha para leerla y luego en la dirección inversa, mucho más rápido y sin ser conscientes hasta volver al extremo izquierdo para continuar leyendo la línea siguiente. La diferencia es que nuestro cerebro “borra” directamente esa imagen repetida de la consciencia, por inútil y el microscopio no.

      Espero haberte aclarado la duda mejor. No se de ningún sitio donde lo expliquen pero preguntaré a mi colega Roni a ver si él puede ayudar…

      1. Muy bien explicado, Muy nítido.
        ¡Gracias!

        Otra pregunta, acerca de la hipótesis que propones por la que ocurriría la ola de calcio y la muerte del animal. Hay algún paso en el que debo estar perdiéndome. Si deprimes un circuito inhibitorio lo que haces es activar, ¿no? Si deprimes un circuito excitatorio lo que haces es desactivar. Ergo, si hay un alto grado de inhibición sobre los circuitos inhibitorios, ¿por qué la (lógica) sobreexcitación en el sistema sobreviene tras tanto tiempo? Y una segunda pregunta, ¿a esto equivale una anestesia? ¿A la inhibición de la inhibición… con una (tardía) sobreexcitación?

        ¿En qué me pierdo?

        1. Hola, veras la inhibicion de la inhibicion por anestesia no es completa, depende de la dosis, lo que ocurre, y esto es mi hipotesis sobre mi experimento, porque el animal tb podria haber sufrido cierta deshidratacion, es que la “sobredosis” de anestesia por readministracion llevo a una inhibicion excesiva y al colapso del sistema. Sin embargo, esto no es una consecuencia inmediata de la anestesia ni ocurre siempre. De hecho, si lo piensas, la gente se despierta despues de una anestesia y nuesro

          1. Animal tb, lo de que muera de esta manera es un caso extremo. Por cierto, el comentario anterior se corto xq desde el movil las cosas funcionan como quieren:$
            Felices vacaciones!!

  3. Ah vale, el problema es que yo lo estaba viendo como un todo; hay inhibición pero no completa. 😉

    Felices Fiestas!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.