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La actividad cerebral bajo concentraciones inhabituales de oxígeno

El cerebro es especialmente sensible a los cambios en la concentración de oxígeno (O2), ya que pueden modificar la morfología celular y la actividad neuronal.
La actividad cerebral bajo concentraciones inhabituales de oxígeno
La supervivencia de los organismos vivos requiere una concentración de O2 estable, es decir, tanto un valor demasiado bajo (hipoxia) como alto (hiperoxia) causa daño celular. El objetivo del proyecto BRAINCIROXCON (Functional and structural changes of brain circuitry in altered oxygen conditions), financiado con fondos europeos, fue investigar los efectos de la hipoxia y la hiperoxia en la actividad neuronal. Para ello, el equipo se propuso identificar los tipos de neuronas con sensibilidad elevada a los cambios en la concentración de O2.

Mediante el uso de herramientas neuroanatómicas y electrofisiológicas se localizaron las zonas cerebrales dañadas y se identificaron las poblaciones de neuronas inhibidoras y excitadoras afectadas. La principal característica fue la lesión en el citoesqueleto, tal y como se observa mediante el ensayo TUNEL y la tinción con el que se localizaron marcadores de la apoptosis, detectada en mayor medida en el hipocampo. Cabe destacar que incluso algunas horas de hiperoxia leve (30 %) fueron suficientes para causar daño neuronal. Esta lesión in vivo se validó mediante resonancia magnética (RM).

La actividad de la red neuronal se determinó mediante electroencefalografía (EEG) con electrodos multicanal en el hipocampo y bajo diferentes concentraciones de O2 (normoxia, hipoxia e hiperoxia). Las primeras observaciones sugirieron cambios considerables en la oscilación de la red bajo condiciones de hipoxia e hiperoxia así como una mayor actividad de neuronas inhibidoras no identificadas.

Con objeto de describir el patrón de activación de la neuronas en respuesta a la concentración de O2, se empleó una técnica celular para registrar la actividad eléctrica así como las características neuroanatómicas y neuroquímicas de cada célula. No se observó daño neuronal en la corteza prefrontal, por lo que los estudios se centraron en el hipocampo. Se espera que el análisis molecular de las neuronas dañadas determine el mecanismo por el cual la concentración de O2 afecta al fenotipo observado.

En conjunto, el proyecto BRAINCIROXCON aportó datos valiosos sobre el impacto de la concentración de O2 en el cerebro. La información obtenida podría contribuir a entender mejor los mecanismos neuronales de la neurodegeneración y definir los pasos clave de la regulación así como diseñar nuevos tratamientos. A largo plazo estos estudios mejorarán la atención sanitaria y la calidad de vida de los pacientes.

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Palabras clave

Cerebro, oxígeno, hipoxia, hiperoxia, BRAINCIROXCON
Número de registro: 198913 / Última actualización el: 2017-06-19
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