Durante todo el día, nuestros cerebros realizan tareas complicadas y que requieren mucha energía, como recordar, resolver problemas y tomar decisiones.
por Catherine Caruso, Facultad de Medicina de Harvard
Para suministrar la energía que estas tareas requieren y conservar este preciado combustible, el cerebro ha desarrollado un sistema que le permite enviar sangre de forma rápida y eficiente solo a las zonas que más la necesitan en cada momento. Este sistema es esencial para la función cerebral y la salud en general, pero su funcionamiento sigue siendo un misterio.
Ahora, un equipo dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard ha descubierto nuevos detalles sobre cómo el cerebro transporta sangre a las zonas activas en tiempo real. Sus hallazgos se publicaron el 16 de julio en Cell .
En experimentos con ratones, el equipo descubrió que el cerebro utiliza canales especializados en el revestimiento de sus vasos sanguíneos para comunicar dónde se necesita sangre.
«Este trabajo nos ayuda a entender cómo se puede lograr que ese suministro de sangre tan importante llegue a las áreas correctas del cerebro en una escala de tiempo que sea útil», dijo el coautor principal Luke Kaplan, investigador en neurobiología en el Instituto Blavatnik en HMS.
Si se confirman en estudios adicionales en animales y humanos, los hallazgos podrían utilizarse para comprender mejor los hallazgos en pruebas de imagen cerebral como la resonancia magnética funcional (RMf). Estos hallazgos también podrían contribuir a la comprensión de las enfermedades neurodegenerativas, en las que este sistema de comunicación suele fallar, lo que provoca problemas cognitivos.
Un rompecabezas mecanicista de larga data
A fines del siglo XIX, el médico italiano Angelo Mosso observó algo intrigante en un paciente con un defecto en el cráneo que dejaba expuesta un área del cerebro: cuando el paciente se enojaba, partes del área expuesta se hinchaban instantáneamente con sangre, lo que indicaba una conexión entre la actividad cerebral y el flujo sanguíneo .
Un siglo después, esta conexión se convirtió en la base de la fMRI, un tipo de escáner cerebral que mide el flujo sanguíneo a diferentes regiones como indicador de la actividad neuronal mientras los individuos realizan diversas tareas.
El cerebro es uno de los órganos que más energía consume, ya que representa el 2% del peso corporal, pero consume el 20% de la energía total. Para mantenerse dentro del presupuesto, el cerebro debe ser altamente eficiente: dirige rápidamente el flujo sanguíneo a las regiones que más lo necesitan, explicó el autor principal, Chenghua Gu, profesor de neurobiología en la HMS.
Si bien la proporción de consumo de energía del cerebro varía entre especies en función de la complejidad del órgano, dijo Gu, el cerebro es un órgano hambriento de energía en todos los mamíferos.
«Existe un elegante mecanismo evolutivo que distribuye el flujo sanguíneo según demanda en todo el cerebro, pero no entendemos cómo funciona», dijo el coautor principal Trevor Krolak, estudiante de doctorado en el laboratorio de Gu.
Este proceso de asignación de sangre se deteriora en la neurodegeneración, señaló Kaplan, y comprender su funcionamiento interno podría conducir a nuevos conocimientos.
«Si no sabemos cómo funciona este sistema a nivel biológico, no sabremos cómo solucionarlo cuando falle», afirmó.
Se revela una autopista de señalización celular
Para comprender qué sucede a nivel molecular a medida que se activan diferentes regiones cerebrales, los investigadores realizaron una serie de experimentos en ratones. Su análisis demostró que el cerebro comunica rápidamente la necesidad de más sangre en una zona específica a través de las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos cerebrales.
Además, los investigadores observaron que las células endoteliales se comunicaban con gran rapidez y eficiencia a través de las llamadas uniones comunicantes (pequeños canales que conectan físicamente las células vecinas). El equipo también identificó dos genes esenciales para el funcionamiento de esta vía de comunicación.
«El cerebro utiliza esencialmente el revestimiento interno de sus vasos sanguíneos como una autopista de señalización de amplio alcance y coordinada», dijo Krolak.
Al hacerlo, el cerebro puede comunicar qué vasos sanguíneos deben dilatarse o contraerse en conjunto para mover sangre a las áreas correctas en el momento correcto.
«Estos hallazgos nos ayudan a comprender cómo el cerebro envía el flujo sanguíneo exactamente donde se necesita, lo que le permite utilizar su limitado suministro de energía de manera eficiente», dijo Gu.
Otros tipos de células también se conectan mediante uniones hendidas, y las mutaciones en los genes responsables de estas uniones se han relacionado con enfermedades cardíacas, sordera y otras. Por lo tanto, los investigadores señalaron que los nuevos hallazgos abren la puerta a más investigaciones sobre cómo las células de todo el cuerpo utilizan estas conexiones para comunicarse.
Dado que la vasculatura cerebral está altamente conservada en los mamíferos, afirmó Gu, es probable que el mismo sistema opere en los humanos. Si los hallazgos se aplican a los humanos, los investigadores creen que podrían mejorar la interpretación de la resonancia magnética funcional (RMf), que se basa en la relación entre el flujo sanguíneo y la actividad neuronal.
Cada vez hay más evidencia que sugiere que la regulación del riego sanguíneo es importante para la salud cerebral y que comienza a fallar en ciertas enfermedades neurodegenerativas, según los investigadores. El equipo espera que sus hallazgos arrojen luz sobre los cambios que ocurren en el cerebro durante la neurodegeneración.
«Ahora que hemos descubierto el mecanismo», dijo Gu, «queremos aplicar nuestro conocimiento para comprender la enfermedad y desarrollar terapias».
Más información: El acoplamiento de las uniones estrechas endoteliales cerebrales permite una rápida propagación de la vasodilatación durante el acoplamiento neurovascular, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.06.030 . www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00732-9
Leyenda de imagen principal:
Un vaso sanguíneo en el cerebro. A la izquierda se muestran los contornos de las células endoteliales que lo recubren. En el centro se observan las células musculares lisas que lo envuelven y generan la fuerza necesaria para el flujo sanguíneo. A la derecha se observan las uniones estrechas que conectan firmemente las células endoteliales vecinas, lo que les permite transmitir señales con rapidez. Crédito: Gu Lab
