Experimentos en ratones revelaron que las contracciones del abdomen generan cambios de presión capaces de modificar en una décima de segundo grandes venas del cerebro y aumentar temporalmente el flujo sanguíneo
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Karem Díaz S.
Contraer los músculos abdominales durante acciones tan habituales como caminar, correr, respirar con esfuerzo o toser puede generar cambios mecánicos que llegan hasta el cerebro y modifican temporalmente su circulación. Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania y la Universidad Estatal de Michigan observaron este mecanismo en ratones y comprobaron que la respuesta de algunas grandes venas cerebrales ocurre en aproximadamente una décima de segundo.
El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), amplía la comprensión de cómo el movimiento corporal puede influir en la fisiología cerebral. Los resultados indican que la regulación del flujo sanguíneo dentro del cráneo no depende únicamente de señales originadas en el propio cerebro: las fuerzas mecánicas producidas en otras partes del cuerpo también pueden intervenir.
El trabajo se relaciona con una línea de investigación que intenta explicar las conexiones entre movimiento y salud cerebral. Estudios anteriores han mostrado que los músculos pueden comunicarse con el cerebro mediante diferentes señales biológicas durante el ejercicio, mientras el nuevo estudio pone el foco en un mecanismo físico asociado con la presión vascular.
Las contracciones abdominales cambian la presión en los vasos
Cuando una persona o un animal se prepara para moverse, los músculos del abdomen se activan para estabilizar el cuerpo. Esa contracción aumenta la presión abdominal y puede desplazar sangre hacia una red de vasos vinculada con la columna vertebral y el cráneo.
Los investigadores observaron en los ratones que esta modificación de la presión coincidía con una constricción extremadamente rápida de grandes venas cerebrales. El equipo estudió especialmente el seno sagital superior, situado en la parte superior del cerebro, y las venas puente que desembocan en él.
Qingguang Zhang, primer autor del trabajo y profesor asistente de Fisiología en la Universidad Estatal de Michigan, explicó que los resultados muestran que las fuerzas mecánicas generadas por el organismo pueden tener consecuencias inmediatas sobre la circulación intracraneal.
El hallazgo aporta otra perspectiva a la investigación del flujo sanguíneo cerebral. Recientemente, científicos han utilizado resonancia magnética de alta resolución para estudiar cómo se distribuye la sangre entre las distintas capas de la corteza cerebral, una cuestión fundamental porque las neuronas necesitan un suministro continuo de oxígeno y nutrientes.
Las venas reaccionaron en aproximadamente una décima de segundo
Uno de los aspectos más llamativos fue la velocidad de la respuesta. Las grandes venas estudiadas se contrajeron aproximadamente una décima de segundo después de la activación abdominal. Las modificaciones de arterias destinadas a regular el flujo sanguíneo cerebral suelen producirse en escalas de uno o varios segundos.
Las arterias y los capilares han recibido tradicionalmente mayor atención en los estudios sobre regulación de la circulación cerebral. Las arterias disponen de musculatura que permite modificar su diámetro, mientras los capilares participan en el intercambio de oxígeno, nutrientes y productos de desecho con los tejidos.
Las venas tienen menos musculatura y durante mucho tiempo se las consideró estructuras comparativamente pasivas en esta regulación. Los nuevos experimentos indican que al menos algunas venas intracraneales pueden responder de manera rápida a cambios mecánicos procedentes del resto del organismo.
Zhang resumió esta interpretación al señalar que las venas no funcionan simplemente como conductos pasivos. La forma en que la sangre abandona el cerebro también puede constituir una parte dinámica de la regulación circulatoria.
Un sistema hidráulico conecta el abdomen con el cerebro
El nuevo trabajo se apoya en una investigación anterior del mismo grupo que identificó una conexión mecánica entre la cavidad abdominal y el sistema nervioso. En aquel estudio, publicado en Nature Neuroscience, los científicos observaron que la contracción de los músculos abdominales podía impulsar sangre a través del plexo venoso vertebral y generar presión suficiente para desplazar suavemente el cerebro dentro del cráneo.
Ese movimiento es extremadamente pequeño, pero las simulaciones indicaron que podría favorecer el desplazamiento de líquido intersticial fuera del tejido cerebral hacia el espacio subaracnoideo. De esta manera, el organismo funcionaría parcialmente como un sistema hidráulico en el que una modificación de presión en el abdomen puede transmitirse hacia estructuras vinculadas con el cerebro.
La circulación de fluidos cerebrales también se estudia en relación con los mecanismos de eliminación de residuos. Una revisión científica publicada este año planteó que el ejercicio podría favorecer procesos relacionados con la limpieza cerebral durante el sueño, particularmente mediante cambios que afectan al sistema glinfático.
Sin embargo, los mecanismos no deben considerarse idénticos. El nuevo estudio analiza respuestas mecánicas rápidas vinculadas con movimiento, presión y circulación sanguínea, mientras el sistema glinfático comprende procesos de transporte de fluidos que presentan una actividad particularmente importante durante el sueño.
Caminar, correr y toser generan fuerzas que alcanzan el cráneo
Los cambios mecánicos no requieren necesariamente ejercicio intenso. Caminar implica activar la musculatura abdominal para estabilizar el tronco antes y durante el movimiento. Correr genera fuerzas mayores, mientras respirar intensamente, reír o toser también puede aumentar transitoriamente la presión dentro del abdomen y el tórax.
Patrick Drew, profesor de Biología, Ingeniería, Neurocirugía e Ingeniería Biomédica en Penn State y responsable del equipo de investigación, explicó que el cerebro está protegido por el cráneo pero no aislado mecánicamente del resto del organismo.
Esta conexión ofrece una nueva vía para estudiar por qué la actividad física se asocia con determinados cambios en la salud cerebral. La investigación previa ya ha relacionado el ejercicio sostenido con modificaciones cardiovasculares y neurológicas; un ensayo en adultos de mediana edad, por ejemplo, encontró que el ejercicio aeróbico regular se asoció con indicadores de un envejecimiento cerebral más lento.
El nuevo experimento no demuestra que las contracciones abdominales sean responsables de esos beneficios. Identifica un mecanismo fisiológico adicional que deberá estudiarse para establecer cuál es su importancia durante diferentes formas de actividad física.
La circulación cerebral responde a señales internas y externas
El cerebro requiere un control especialmente preciso de su suministro sanguíneo. Cuando aumenta la actividad de una región, los vasos pueden responder para aportar el oxígeno y los nutrientes que necesitan las células. Esta regulación local continúa siendo fundamental, pero el nuevo estudio indica que no es el único proceso que modifica el flujo.
Las fuerzas procedentes del movimiento corporal pueden superponerse a esos mecanismos. Al contraerse el abdomen, la presión transmitida a través de vasos asociados con la columna vertebral puede alcanzar la circulación intracraneal y desencadenar la rápida respuesta venosa observada en los experimentos.
La relación entre actividad física y circulación puede estudiarse también a escalas más amplias. Incluso una actividad accesible como caminar durante 15 minutos activa la musculatura y favorece la circulación cardiovascular, aunque los beneficios generales del ejercicio no pueden atribuirse exclusivamente al mecanismo cerebral identificado en ratones.
El mecanismo podría aportar pistas sobre algunas cefaleas
El seno sagital superior y las venas puente examinadas por los investigadores se encuentran en la duramadre, una de las membranas que rodean y protegen el cerebro. A diferencia del tejido cerebral, la duramadre contiene receptores del dolor y participa en mecanismos relacionados con diferentes tipos de cefalea.
Los investigadores consideran que comprender cómo las fuerzas mecánicas modifican estas estructuras podría ayudar a estudiar por qué determinadas cefaleas y migrañas empeoran con el movimiento, el ejercicio o la tos.
El trabajo no demuestra que la contracción abdominal provoque migraña ni establece un nuevo tratamiento. Las manifestaciones de la migraña responden a mecanismos neurológicos complejos y requieren reconocer sus patrones específicos, por lo que el hallazgo aporta una hipótesis fisiológica que deberá investigarse de forma independiente.
Los resultados todavía deben comprobarse en seres humanos
Los experimentos se realizaron en ratones, una limitación fundamental para interpretar los resultados. Los investigadores señalaron que existen estructuras fisiológicas comparables en humanos, pero eso no demuestra que las venas cerebrales de las personas respondan con la misma magnitud o velocidad.
Los próximos estudios deberán determinar cómo se comporta esta conexión durante distintas actividades y qué papel desempeñan factores como la intensidad del movimiento, la postura, la respiración y el estado cardiovascular.
También será necesario separar dos fenómenos que las investigaciones del grupo han relacionado con la activación abdominal: por una parte, el desplazamiento mecánico del cerebro y la posible circulación de fluidos; por otra, la rápida constricción venosa y el aumento temporal del flujo sanguíneo observado en el nuevo trabajo.
Los resultados permiten describir al cerebro como un órgano mecánicamente conectado con el resto del cuerpo, pero no justifican realizar ejercicios abdominales con la finalidad específica de aumentar el flujo cerebral. La relevancia clínica del mecanismo y su posible relación con los beneficios del ejercicio, las cefaleas u otras condiciones todavía necesitan investigación en humanos.
Fuentes referenciales:
Infobae
Michigan State University
Proceedings of the National Academy of Sciences
Nature Neuroscience
