El cerebro tiene un ‘interruptor’ para la hibernación y los científicos acaban de encontrarlo
Un equipo del MIT ha identificado en hámsteres las neuronas exactas que desencadenan la fase de letargo o torpor. ¿Podría ser la clave para ir a Marte y más allá?
Los simpáticos hámsteres fueron objeto de estudio.
Colaboradora de National Geographic España
La idea poder entrar en estado de hibernación, dormir plácidamente en cápsulas criogénicas mientras nuestra nave espacial nos lleva a algún rincón lejano de esta u otra galaxia, ha sido una de las referencias más deseadas y repetidas en la ciencia ficción. Casi como el Santo Grial de la biología moderna. Pero ese sueño aún se nos escapa. Sin embargo, sabemos que en la naturaleza, la hibernación es una simple estrategia de supervivencia extrema. Cuando el invierno aprieta y la comida escasea, por ejemplo, muchos mamíferos se ponen en pausa. Su ritmo cardíaco se desploma, su respiración se vuelve casi imperceptible y su temperatura corporal cae en picado. Pero, ¿quién da la orden? ¿Dónde se esconde ese botón de «apagado» en el cerebro? ¿Existe ese interruptor maestro en los humanos?
Pues en un estudio que está pendiente de revisión por pares y que se ha publicado en el servidor de preimpresión bioRxiv, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) liderado por el neurobiólogo Sinisa Hrvatin, ha anunciado el descubrimiento del circuito cerebral que regula la hibernación.
El enigma del letargo: buscando en el hipotálamo
La hibernación no es un simple sueño profundo. Sabemos que hibernan lirones, marmotas, algunas ardillas y muchos murciélagos. Se trata de un estado de letargo metabólico tan drástico que, si ocurriera en un humano sin preparación, sería letal. Los científicos sabían que el hipotálamo, el termostato del cerebro, debía estar implicado, pero necesitaban un mapa exacto.
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Para trazarlo, el equipo del MIT recurrió a un viejo conocido de los laboratorios: el hámster dorado o hámster sirio (Mesocricetus auratus) -que en estado salvaje se encuentra en peligro de extinción-. A diferencia de los ratones comunes, estos roedores sirios son hibernadores naturales. Por ello, los investigadores recrearon un crudo invierno artificial en el laboratorio, reduciendo las horas de luz y bajando la temperatura a unos gélidos 4-5 ºC para examinarlos y acumular los datos necesarios.
Los resultados arrojaron que el 69 % de las hembras entraron en un letargo profundo o torpor, desplomando su temperatura corporal hasta los 5,5 ºC durante episodios de unas 60 horas. Fue entonces cuando los científicos buscaron la proteína FOS, un marcador químico que se ilumina como una bengala cuando las neuronas están activas.
Muscardinus avellanarius en estado de letargo.
El gen Samd3 y las neuronas del frío
Al rastrear estos ‘faros’ neuronales, el mapa se iluminó en una región muy específica: el área preóptica anterior (aPOA), una zona conocida por regular el sueño y la temperatura y que está situada en la parte anterior del hipotálamo, ese regidor del sueño y vigilia, del sistema nervioso autónomo o quien contra cuando sentimos hambre y sed.
Pero el estudio no terminó aquí. Los expertos aislaron a las verdaderas protagonistas de esta historia. Se trata de un grupo de neuronas glutamatérgicas (Vglut2) que expresan un gen concreto llamado Samd3. Resulta que al manipular estas neuronas, sucedían cosas muy interesantes. Cuando inhibieron estas células, los hámsteres fueron incapaces de entrar en hibernación, quedando a merced del frío simulado del invierno. Por el contrario, cuando activaron artificialmente las neuronas Vglut2, los hámsteres entraron en letargo de inmediato: se acurrucaron en sus nidos, dejaron de moverse y su temperatura cayó a 13,9 ºC. Entraron en estado de torpor.
Aunque no alcanzaron los 5,5 ºC de la hibernación natural (lo que sugiere que hay circuitos secundarios que aún nos quedan por descubrir), habían pulsado el interruptor principal. Los científicos habían conseguido hackear el sistema.
Los simpáticos hámsteres fueron objeto de estudio.
¿Un circuito ancestral dormido en nuestro cerebro?
La pregunta ahora es obvia. ¿Tenemos nosotros también ese mismo interruptor? Para averiguarlo, los científicos del MIT hicieron otro experimento, pero esta vez con ratones, animales que no hibernan de forma natural. Al estimular la misma región cerebral que en los hámsteres, la temperatura de los ratones bajó entre 1 y 2 ºC; esto sugiere que el circuito del letargo podría ser una herencia evolutiva antiquísima, un mecanismo ancestral compartido por todos los mamíferos que, en especies como la nuestra, simplemente ha quedado silenciado por el paso de los milenios.
Las implicaciones de este descubrimiento son imponentes. Si lográramos descifrar cómo encender este interruptor en los seres humanos de forma segura, la medicina cambiaría para siempre. Podríamos inducir hipotermias terapéuticas para salvar a pacientes tras un infarto, preservar órganos para trasplantes durante días, evitar la atrofia muscular en enfermos crónicos y, por supuesto, viajar por el espacio. La hibernación artificial es el único camino viable para que la humanidad sobreviva a los largos y hostiles viajes espaciales, y esta investigación acaba de abrir una vía de estudio más que esperanzadora para todos los amantes del espacio.
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