Ciencia. Científicos argentinos descubren cómo el cerebro responde al dolor
El hallazgo de investigadores de la Universidad Nacional de La Plata abre camino a nuevos tratamientos a futuro por medio de electrodos
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LA NACION
LA PLATA.- Científicos de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) lograron un avance científico para detectar cómo el cerebro responde al dolor y procesa esa información. El hallazgo podría ayudar a un manejo del dolor corporal diferente al actual. “Muy a futuro se podría intervenir en esta acción neurológica, por ejemplo a través de electrodos”, informó Fernando Montani, director del proyecto, a LA NACIÓN.
El descubrimiento sobre el proceso de trasmisión de dolor “aporta un acercamiento para caracterizar el dolor que no era conocido. Ahora hay que ir a un modelo experimental” expresó el físico, miembro del Instituto de Física de La Plata (IFLP), perteneciente al Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET) y la UNLP.
La investigación empezó 2019. Duró dos años. Fue publicada en la revista científica European Physical Journal B (Springer Nature). Allí, Montani junto a un equipo de investigadores compuesto por Romina De Luise, Román Baravalle y Osvaldo A. Rosso, mostraron a través de un modelo de teoría de grafos y redes neuronales que el circuito cerebral requerido para el procesamiento o transmisión eficiente del dolor necesita estar constituido por el 20% de interneuronas inhibitorias.
“Ese es el pico del dolor”, aseguró Montani a LA NACIÓN. “Si cambia ese porcentaje, el dolor podría disminuir” expresó el científico, doctorado en el Imperial College London, del Reino Unido.
El director del proyecto explicó: “Sabía que las neuronas inhibitorias son las que acrecientan o disminuyen la sensación de dolor. Pensé una metodología para comprender cómo se trasmite el dolor en las neuronas inhibitorias”.
“Me basé en un modelo ya aceptado en la comunidad científica y que es eficiente para representar la comunidad de la población de neuronas. Sobre ese modelo desarrollé herramientas con teoría de grafos. Nos centramos en la banda de frecuencia gama que va en la trasmisión del dolor. A futuro sería interesante comprobar cómo se puede controlar el dolor por vías alternativas a la medicación actual a nivel neurofisiológico. Tendríamos que tender un puente con la biología experimental”, dijo.
“En el campo experimental, el descubrimiento podría abrir la puerta para algún tipo de ablación con láser, que aumenta el número de neuronas inhibitorias del dolor físico. Por el momento, el desarrollo se basa en un modelo computacional. Sería importante trabajos experimentales con animales para construir modelos”, manifestó el director del proyecto.
Modelo computacional
El trabajo de investigación se basó en un modelo computacional que pretende emular el proceso cerebral, dado que las múltiples sensaciones que experimenta nuestro cuerpo van acompañadas de intercambios de información en forma de señales eléctricas dentro del cerebro.
La sensación de dolor no es una excepción. Estas señales eléctricas pueden ser ondas, de forma similar a las ondas de radio que se usan para emitir música desde la emisora a los oyentes. La principal diferencia con el cerebro es que las distintas zonas del mismo pueden funcionar como emisoras o receptoras de señales dependiendo de la situación.
Hasta ahora, las investigaciones han demostrado que la intensidad del dolor puede estar directamente relacionada con la actividad cerebral eléctrica de las ondas gamma (con frecuencias que van entre los 30 y los 70 Hz). Estas ondas se ven alteradas por la activación y desactivación de un tipo particular de neuronas, las “interneuronas”, que conectan diferentes regiones del cerebro.
Montani expresó: “Este descubrimiento nos permite avanzar significativamente en el desarrollo de herramientas que nos posibilitan analizar y entender cómo el cerebro procesa la información de los tejidos neuronales asociados al dolor”.
“El circuito subyacente del proceso del dolor implica una configuración específica de interneuronas, cada una de las cuales enlaza pares específicos de regiones, o nodos dentro del cerebro. Un aspecto crucial es que una determinada fracción de estas neuronas será inhibidora, variando la fuerza de las conexiones que proporcionan. Para crear un modelo biológicamente plausible, hay que considerar primero todos los posibles enlaces entre pares específicos de nodos y determinar su fuerza relativa. Sin embargo, en una estructura tan compleja como la del cerebro, es prácticamente imposible hacerlo considerando cada configuración por separado”, sostuvo.
“Después de mucho trabajo, logramos superar este problema utilizando la teoría de grafos, que estudia las estructuras formadas por conjuntos de nodos que se influyen mutuamente a través de enlaces de fuerza variable. Utilizando un novedoso enfoque estadístico, primero emulamos las señales producidas por la corteza y la hicimos evolucionar en el tiempo a través de reglas de plasticidad sináptica hasta alcanzar una configuración determinada asociada con dolor. Realizamos un análisis utilizando la teoría de grafos para obtener información sobre el estado funcional del circuito subyacente al proceso nociceptivo, considerando todas las posibles configuraciones con máximos absolutos en la actividad gamma asociada al dolor cuando se cambia el número de neuronas inhibidoras. A partir de estas estimaciones iniciales, pudimos construir el análisis de los grafos reforzando y debilitando las influencias de determinados enlaces”, manifestó Montani.
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