El cerebro matemático que predice y resuelve la sed

Sin pensarlo, en tu organismo pasan miles de reacciones extraordinarias en todo momento, algo que te vuelve un ser asombroso hasta en detalles tan simples como beber agua. Y es que el proceso fisiológico que conduce a tu cerebro a entender que necesita líquidos para sobrevivir, es tan complejo que no lo habíamos comprendido del todo. Y es que un nuevo estudio de la Universidad de California en San Francisco (UCSF) rompe con la visión actual de la regulación de la sed que sostiene que las señales del cerebro incitan a beber cuando detectan cambios inducidos por los líquidos en la concentración de la sangre o en su volumen.

El modelo actual que se estudia en los libros de texto sobre la regulación de la sed se basa en que el órgano subfornical (SFO), una pequeña estructura situada fuera de la barrera hematoencefálica, juega un papel crítico en la regulación de la liberación de la sed. Este órgano contiene las neuronas que controlan directamente la osmolaridad y el volumen de la sangre. Cuando estos parámetros están fuera del rango deseado –el volumen de la sangre ha caído o se vuelve demasiado concentrada– las neuronas SFO de la sed se activan y generan el deseo de beber. “Sin embargo, esta teoría no expone por qué tenemos todos los días ganas de beber rápidamente antes de que ocurra cualquier cambio en la sangre”, declara Zachary Knight, investigador de la UCSF y coautor del trabajo que publica la revista Nature.

A la inversa tampoco existe explicación, es decir, no nos alerta de dejar de beber cuando la sed se sacia demasiado pronto después de que una persona comienza a ingerir líquidos. “Bebemos un vaso de agua y al instante sentimos como se apaga la sed, pero en realidad se necesitan decenas de minutos para que el agua llegue a la sangre. Si comemos algo salado al instante sentimos sed a pesar de que la comida está en la boca. Cómo regula el cerebro estos comportamientos era un misterio”, añade el científico.

“En nuestro trabajo respondemos a esta pregunta mediante la realización de las primeras grabaciones sobre la actividad de las neuronas de la sed en un animal. Estas grabaciones en ratones revelaron que la sed responde rápidamente a las señales de la cavidad oral cuando se come o se bebe. Las señales informan de la cantidad de comida o de agua que se ha ingerido, por lo que las neuronas de la sed pueden predecir cómo va a cambiar la osmolaridad de la sangre en decenas de minutos en el futuro, después de que la comida o el agua ya haya ha sido absorbida”, dice Knight.

Esta predicción permite que las neuronas mitiguen la sed de beber justo cuando el agua que se ha consumido es suficiente, a pesar de que la sangre aún no haya sufrido ningún cambio. Asimismo permite que estas neuronas generen la sed preventivamente, en respuesta a la ingesta de alimentos, de modo que no se produzca ningún desequilibrio en la sangre más adelante. “Esto revela por qué la conducta de beber se puede regular rápidamente, adaptada a nuestra necesidad fisiológica”, subraya el investigador.

Los científicos utilizaron sondas de fibra óptica para medir la actividad de las neuronas SFO cuando los ratones bebían agua. Hallaron que la actividad de la neurona SFO se apagaba casi inmediatamente después de los ratones comenzaran a beber y que estos dejaban de beber poco después. La breve escala de tiempo de estos eventos sugiere que, en lugar de actuar solo como monitores de composición de la sangre, SFO debe estar también conectada a sensores en la boca y la garganta que detectan rápidamente el consumo de alimentos y agua.

Para confirmar la relación entre los sensores de la cavidad bucal y las neuronas SFO, el grupo de investigación privó a los ratones de agua durante la noche y utilizaron métodos de optogenética para cerrar la actividad de las neuronas SFO se les diera de nuevo acceso al agua. A pesar de la falta de agua, y los presuntos cambios en la sangre que podrían causar, los ratones no bebieron. Pero tan pronto como los investigadores dejaron de silenciar las neuronas SFO, los ratones bebieron abundantemente.

La temperatura de la bebida también influye

Los investigadores utilizaron métodos similares para explorar por qué comer incita a menudo a la gente a beber y por qué la temperatura de una bebida refrescante afecta a la forma en que la que nos encontramos: “Casi todo el mundo ha tenido la experiencia de hacer ejercicio o practicar algún tipo de actividad que produce mucha sed, y casi de forma visceral sentirse mejor después de beber un vaso de agua fría. Pero ¿por qué el agua a menos temperatura calma la sed más rápidamente?“, indica Christopher Zimmerman, autor principal del estudio e investigador de la UCSF.

El equipo de Zimmerman le dio a los ratones acceso a botellas de agua de temperaturas variadas y encontró que aunque todos los ratones bebían suficiente agua, requerían una cantidad significativamente menor para desactivar las neuronas SFO si esta estaba fría. “No sabemos la identidad de todas las señales que se transmiten desde la cavidad oral a las neuronas de la sed para que estas controlen el consumo de alimentos y agua. Sin embargo, la temperatura es una señal, ya que el consumo de líquidos fríos reduce la actividad de estas neuronas con más fuerza que el consumo de líquidos calientes”, apunta Knight.

“De hecho, se muestra que solamente el enfriamiento de la lengua de un ratón puede reducir la actividad de sus neuronas sed. Esto proporciona una explicación de por qué la gente consume bebidas frías cuando siente más sed y también explica por qué el enfriamiento oral por sí solo puede aliviar la sed, por ejemplo, cuando los pacientes que no pueden tragar se dan trozos de hielo en el hospital”, concluye el experto.

Con información de Nature y Agencia SINC