TEP, un método de investigación en Neurociencia

Una tomografía por emisión de positrones (TEP) muestra cómo están funcionando los órganos y tejidos.

Se diferencia de la resonancia magnética (MRI) y tomografía computarizada (CT). Estos exámenes muestran la estructura y el flujo de sangre hacia y desde los órganos. Regularmente se utilizan las máquinas que combinan TEP con las imágenes de la TC, se llaman TEP/TC.

El método de Tomografía por Emisión de Positrones (TEP) permite determinar el nivel de actividad metabólica de cada zona del cerebro, dado que dicho metabolismo se incrementa en las regiones con mayor actividad neuronal. Esta técnica aprovecha la necesidad de los tejidos de determinadas sustancias químicas como el oxígeno, el hidrógeno o la glucosa. 

Se marca radiactivamente una de estas sustancias y se inyecta en sangre para conseguir que quede fijada al tejido que la consuma. Una vez fijada, los átomos inestables del isótopo liberan positrones que se aniquilan al contactar con electrones de otros átomos circundantes. Dicho proceso de aniquilación genera dos fotones que se desplazan a la misma velocidad pero en sentido opuesto. El tomógrafo detecta los fotones y así es capaz de mapear el origen del proceso de aniquilación protón-electrón y estimar la localización del proceso metabólico de interés. Algunos de los trazadores radiactivos más empleados en esta técnica son: carbono 11, nitrógeno 13, oxígeno 15 o flúor 18.

La técnica TEP permite realizar estudios sobre flujo sanguíneo regional, transporte de sustancias a través de las membranas, mapeo de proyecciones axonales, medidas de plasticidad neuronal, o el estudio de la acción de una sustancia química en los diferentes subsistemas  del cerebro (por ejemplo, el estudio de una droga). Otro ejemplo de utilización de la técnica pero con finalidad cognitiva es conocer las regiones del cerebro implicadas en el procesamiento de las palabras. 

La ventaja de la TEP es su capacidad de  cuantificar los receptores de neurotransmisores y visualizar los sitios de acción de los fármacos, además de que la medición de la metabolización  de la glucosa cerebral y el flujo sanguíneo cerebral regional se pueden utilizar  para estudiar la actividad del cerebro en reposo o para mapear la activación cerebral   durante tareas cognoscitivas y motoras. Dos inconvenientes de esta técnica, la baja resolución temporal y alta invasividad.

Más información:

Maestú, F., Ríos-Lago, M. y Cabestrero, R. (2008). Neuroimagen Funcional y Cognición. Barcelona: Masson-Elsevier.

Las neuronas, formas delicadas y elegante

"[Las neuronas son] células de formas delicadas y elegantes, las misteriosas mariposas del alma, cuyo batir de alas quién sabe si esclarecerá algún día el secreto de la vida mental." Ramón y Cajal

Las neuronas o células nerviosas son las unidades funcionales fundamentales del sistema nervioso. 

Nuestra conducta, nuestra cognición, depende en última instancia de su funcionamiento y de cómo son capaces de relacionarse entre ellas y con otros tejidos de nuestro organismo.

Cada neurona es capaz de recoger información que proviene de otra u otras neuronas, así como de su entorno; procesar información y enviarla a otras neuronas nerviosas o tejidos efectores con los que conecta.

Toda neurona posee la misma información genética que cualquiera otra célula del organismo e integra los mismos elementos estructurales funcionales y realiza las mismas funciones básicas. Sin embargo, para ejercer su acción funcional especializada (recepción, procesamiento y transmisión de la información) posee algunas características estructurales y funcionales que la diferencian de otras células del cuerpo.

La característica de la membrana de la neurona

La membrana de la neurona muestra unas propiedades únicas para que las células nerviosas puedan responder a los estímulos que proviene de su entorno o de otras neuronas, así como para que el impulso o información generados en ella puedan viajar hasta otras células o tejidos con los que conecta.

El soma

Es el lugar en el que se llevan a cabo las funciones metabólicas fundamentales de la neurona, orientadas a mantener la vida de la célula y las funciones que ésta realiza.

Las dendritas

Son ramificaciones o procesos que surgen del soma neuronal y que dan una apariencia arbórea. Constituyen el área principal por el cual la neurona recibe la información que proviene de otras que directamente conectan con ella, así como de su entorno a través de receptores especializados situados en distintos lugares de su membrana plasmática.

La ramificación y extensión del árbol dendrítico, así como el número de espinas dendríticas, determina la cantidad de información que recibe una neurona, habiéndose demostrado que determinados factores, tanto del ambiente externo como interno del organismo pueden modificar el número de estas espinas y la extensión del árbol dendrítico.

El axón

El axón surge del soma en un segmento inicial algo más grueso, el cono axónico. Su función es integrar la información que le llega de la neurona, para, posteriormente, transmitirla a lo largo del axón hasta ser liberada hacia otra célula.

Estudios recientes indican que también se da la síntesis proteica en axones en desarrollo y tras lesiones. 

Las fibras nerviosas se pueden clasificar atendiendo a si poseen o no una vaina o envoltura conocida como mielina (envoltura lipídica). Las fibras mielínicas o mielinizadas son axones que representan una velocidad de conducción elevada o media. Por otra parte, los axones amielínicos presentan velocidad lenta. 

Las fibras nerviosas tienden a agruparse en haces, tractos o fascículos (en el Sistema Nervioso Central) y en nervios (en el Sistema Nervioso Periférico).

Entre cada porción de la vaina de mielina existe un espacio en el cual el axón entra en contacto directo con el fluido extracelular (nodos de Ranvier). Gracias a la presencia de estos espacios, el impulso se propaga a más velocidad a lo largo de las fibras mielínicas que a lo largo de las amielínicas y la propagación se lleva a cabo por conducción electrotónica.

La proteína cinesina ayuda al transporte de vesículas que contienen macromoléculas como los neurotransmisores y mitocondrias. La proteína dineína, participa en la conducción de factores que son captados cerca del terminal axónico y forman parte de un sistema de reciclado y eliminación de productos de desecho del terminal axónico.

Cerebro y endorfinas.

La endorfina, conocida también como la “morfina endógena” es un neurotransmisor que tiene acción analgésica. Regula el dolor y la nocicepción corporal (percepción del dolor y su respuesta corporal). 

Se produce en la glándula pituitaria y en el hipotálamo del ser humano durante el ejercicio, la excitación, el dolor, el consumo de alimentos picantes o chocolate. 

Las endorfinas actúan en el sistema límbico, que es el área del cerebro responsable del placer. Son opiáceos naturales del organismo que puede ser hasta 20 veces más potentes que los medicamentos contra el dolor que se venden en las farmacias. 

Los efectos más directos de las endorfinas son: promueve  la calma, crea un estado de bienestar, mejora el humor, reduce el dolor, retrasa el proceso de envejecimiento, potencia las funciones del sistema inmunitario, reduce la presión sanguínea y contrarresta los niveles elevados de adrenalina asociados a la ansiedad.

“El doctor Daniel Carr, del Massachusetts General Hospital, registró un aumento significativo en la liberación de endorfinas en grupos de corredores voluntarios y profesionales cuando corrían durante tiempos prolongados.

La principal acción de las endorfinas es bloquear los detectores del dolor en el cerebro. Las zonas del cerebro implicadas en la liberación de endorfinas para producir analgesia se encuentran en el encéfalo y el mesencéfalo. Cuando nos damos un golpe sentimos dolor en el momento mismo, pero al cabo de unos segundos generalmente éste desaparece o se atenúa. Podemos decir que el cuerpo ha reaccionado al dolor sintetizando las endorfinas necesarias para atenuarlo”. 

Curiosamente, las endorfinas tienen una estrecha relación con la liberación de ACTH, una de las hormonas que se liberan durante el estrés. "En 1977 los doctores Roger Guillemin y Floyd Bloom del Instituto Salk establecieron que la ACTH y un tipo de endorfina, la beta-endorfina, se originan a partir de la misma proteína, llamada POMC. Ambas sustancias tienen un comportamiento cíclico durante las 24 horas, en las que su liberación aumenta o disminuye dependiendo de la hora del día o las necesidades a las que está expuesto el organismo". El grupo de las ß-endorfinas, es el de mayor importancia clínica debido a su gran potencial analgésico (de manera natural su producción es más intensa cuando sufrimos dolor).

Además, la música también provoca una importante liberación de endorfinas, consiguiendo una disminución de la frecuencia cardiaca y respiratoria, así como una importante relajación muscular.

Si seguimos la cadena, conseguiremos completar el círculo de la salud que se completaría con una alimentación saludable y la visualización de la vida desde una perspectiva positiva que optimice la autoconfianza y renueve las energías. 

Aránzazu I.

Fuente de información:

- Abascal Carranza, Juan Bosco La fórmula nutricional básica del amor. Editorial Digital UNID. 

¿Qué es un neurotransmisor?

Un neurotransmisor (NT) es una sustancia química liberada selectivamente de una terminación nerviosa por un potencial de acción (PA), que interacciona con un receptor específico en una estructura adyacente y que, si se recibe en cantidad suficiente, produce una determinada respuesta fisiológica. 

Principales neurotransmisores:

Los aminoácidos glutamato y aspartato son los principales NT excitatorios del Sistema Nervioso Central (SNC). Están presentes en la corteza cerebral, el cerebelo y la médula espinal. 

El ácido g-aminobutírico (GABA) es el principal NT inhibitorio cerebral. Deriva del ácido glutámico, mediante la decarboxilación realizada por la glutamatodescarboxilasa.
Tras la interacción con los receptores específicos, el GABA es recaptado activamente por la terminación y metabolizado. 



La glicina tiene una acción similar al GABA pero en las interneuronas de la médula espinal. Probablemente deriva del metabolismo de la serina. 

La serotonina (5-hidroxitriptamina) (5-HT) se origina en el núcleo del rafe y las neuronas de la línea media de la protuberancia y el mesencéfalo. 

Deriva de la hidroxilación del triptófano mediante la acción de la triptófano-hidroxilasa que produce 5-hidroxitriptófano; éste es descarboxilado, dando lugar a la serotonina. Los niveles de 5-HT están regulados por la captación de triptófano y por la acción de la monoaminooxidasa (MAO) intraneuronal.



 

La acetilcolina es el NT fundamental de las neuronas motoras bulbo-espinales, las fibras preganglionares autónomas, las fibras colinérgicas posganglionares (parasimpáticas) y muchos grupos neuronales del SNC (p. ej., ganglios basales y corteza motora). Se sintetiza a partir de la colina y la acetil-coenzima A mitocondrial, mediante la colinacetiltransferasa. 

La dopamina es el NT de algunas fibras nerviosas y periféricas y de muchas neuronas centrales (p.ej., en la sustancia negra, el diencéfalo, el área tegmental ventral y el hipotálamo). 

El aminoácido tirosina es captado por las neuronas dopaminérgicas y convertido en 3,4-dihidroxifenilalanina (dopa) por medio de la tirosina-hidroxilasa. La dopa se descarboxila hasta dopamina por la acción de la descarboxilasa de l-aminoácidos aromáticos. Tras ser liberada, la dopamina interactúa con los receptores dopaminérgicos y el complejo NT-receptor es captado de forma activa por las neuronas presinápticas. La tirosina-hidroxilasa y la MAO regulan las tasas de dopamina en la terminación nerviosa. 

La noradrenalina es el NT de la mayor parte de las fibras simpáticas posganglionares y muchas neuronas centrales (p. ej., en el locus ceruleus y el hipotálamo). El precursor es la tirosina, que se convierte en dopamina, ésta es hidroxilada por la dopamina b-hidroxilasa a noradrenalina. Cuando se libera, ésta interactúa con los receptores adrenérgicos, proceso que finaliza con su recaptación por las neuronas presinápticas, y su degradación por la MAO y por la catecol-O-metiltransferasa (COMT), que se localiza sobre todo a nivel extraneuronal. La tirosina-hidroxilasa y la MAO regulan los niveles intraneuronales de noradrenalina. 




La b-endorfina es un polipéptido que activa muchas neuronas (p. ej., en el hipotálamo, amígdala, tálamo y locus ceruleus). El cuerpo neuronal contiene un gran polipéptido denominado proopiomelanocortina, el precursor de varios neuropéptidos (p. ej., a, b y g-endorfinas). 

Este polipéptido es transportado a lo largo del axón y se divide en fragmentos específicos, uno de los cuales es la b-endorfina, que contiene 31 aminoácidos. Tras su liberación e interacción con los receptores opiáceos, se hidroliza por acción de peptidasas en varios péptidos menores y aminoácidos. 

La metencefalina y leuencefalina son pequeños péptidos presentes en muchas neuronas centrales (p. ej., en el globo pálido, tálamo, caudado y sustancia gris central). Su precursor es la proencefalina que se sintetiza en el cuerpo neuronal y después se divide en péptidos menores por la acción de peptidasas específicas. Los fragmentos resultantes incluyen dos encefalinas, compuestas por 5 aminoácidos cada una, con una metionina o leucina terminal, respectivamente. 


Tras su liberación e interacción con receptores peptidérgicos, son hidrolizadas hasta formar péptidos inactivos y aminoácidos, como son las dinorfinas y la sustancia P. 

Las dinorfinas son un grupo de 7 péptidos con una secuencia de aminoácidos similar, que coexisten geográficamente con las encefalinas. 

La sustancia P es otro péptido presente en las neuronas centrales (habénula, sustancia negra, ganglios basales, bulbo e hipotálamo) y en alta concentración en los ganglios de las raíces dorsales. Se libera por la acción de estímulos dolorosos aferentes. 



Otros NT cuyo papel ha sido establecido menos claramente son la histamina, la vasopresina,la somatostatina, el péptido intestinal vasoactivo, la carnosina, la bradicinina, la colecistocinina, la bombesina, el factor liberador de corticotropina, la neurotensina y, posiblemente, la adenosina.