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Un nuevo estudio realizado por investigadores de las universidades de California-Los Ángeles (UCLA) y Stanford, Estados Unidos, ha identificado dos pequeños grupos de neuronas en el tronco del encéfalo que son responsables de la transformación de respiraciones normales en suspiros.
Publicado este lunes en la edición digital de 'Nature', el descubrimiento podría algún día permitir a los médicos tratar a los pacientes que no pueden respirar profundamente por su cuenta o que sufren de trastornos en los que suspiros frecuentes se vuelven debilitantes.
"Suspirar parece estar regulado por el menor número de neuronas que hemos visto ligado a un comportamiento humano fundamental", explica Jack Feldman, profesor de Neurobiología en la Escuela David Geffen de Medicina en UCLA y miembro del Instituto de Investigación del Cerebro de UCLA. "Uno de los santos griales de la neurociencia es averiguar cómo el cerebro controla el comportamiento. Nuestro hallazgo nos da conocimientos sobre los mecanismos que pueden subyacer a comportamientos mucho más complejos", añade.
Según Mark Krasnow, profesor de Bioquímica y del Instituto Médico Howard Hughes en la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford, los nuevos hallazgos arrojan luz sobre la red de células en el tronco cerebral que genera el ritmo de la respiración.
"A diferencia de un marcapasos que regula únicamente la rapidez con que respiramos, el centro respiratorio del cerebro también controla el tipo de respiración que tomamos -detalla--. Se compone de un pequeño número de diferentes tipos de neuronas. Cada una funciona como un botón que se convierte en un tipo distinto de aliento. Una programa respiraciones regulares, otra suspiros y las demás podrían ser para bostezos, olfatear, toser y, tal vez, incluso reír y gritar".
Utilizando un modelo de ratón, Krasnow y sus colegas examinaron más de 19.000 patrones de expresión de genes en las células cerebrales de los animales y hallaron aproximadamente 200 neuronas en el cerebro que fabrican y liberan uno de los dos neuropéptidos, que permiten a las células del cerebro comunicarse entre sí. Sin embargo, los científicos no sabían células de las neuronas del cerebro se comunicaban con estos ni por qué.
A la inversa, Feldman sabía que la misma familia de péptidos, que también se encuentra en los seres humanos, estaba fuertemente activa en una parte del cerebro que influye en la respiración y juega un papel importante en el gemido, pero no había identificado los genes o las neuronas que la controlaban. Al unir fuerzas, los laboratorios de Krasnow y de Feldman descubrieron que los péptidos desencadenaban una segunda serie de 200 neuronas que activan los músculos de la respiración del ratón para producir un suspiro, aproximadamente 40 veces por hora.
UN PROMEDIO DE UN SUSPIRO CADA CINCO MINUTOS
Los investigadores encontraron que el bloqueo de uno de los péptidos reducen las tasas de suspiro de los animales a la mitad y que silenciar ambos péptidos detuvo por completo la capacidad de los ratones para suspirar. "Estas vías moleculares son reguladores críticos de suspiros y definen el núcleo de un circuito de control de suspiro --dice Krasnow--. Ahora puede ser posible encontrar fármacos que se dirigen estas vías para controlar el suspiro".
Sin embargo, Feldman subraya que suspirar es vital para la función pulmonar y, por lo tanto, la vida. "Un suspiro es una respiración profunda, pero no una respiración profunda voluntaria -describe--. Empieza como una respiración normal, pero antes de exhalar, se toma un segundo aire en la parte superior de la misma". En promedio, una persona suspira cada cinco minutos, lo que se traduce en 12 suspiros por hora.
El propósito de los suspiros es inflar los alvéolos, los 500 millones de pequeños y delicados sacos en forma de globo en los pulmones, donde el oxígeno entra y sale el dióxido de carbono a la circulación sanguínea. Sin embargo, en ocasiones, se colapsan.
"Cuando los alvéolos se colapsan, se pone en peligro la capacidad de los pulmones para intercambiar oxígeno y dióxido de carbono --dice Feldman--. La única manera de hacerlos estallar para que se abran de nuevo es suspirar, lo que lleva el doble del volumen de una respiración normal. Si no se suspira, los pulmones fallarán con el tiempo".
Activar los suspiros sería útil en personas que no pueden respirar profundamente por su propia cuenta. Los primeros dispositivos de respiración artificial no daban regularmente a los pacientes una respiración profunda y muchos pacientes murieron, pero los actuales emiten periódicamente una gran inflación de aire que imita a un suspiro.
Por el contrario, la capacidad de limitar el reflejo suspiros podría resultar útil en los trastornos de ansiedad y otros trastornos psiquiátricos, en los que aumenta el suspiro debilitante. El mecanismo detrás de las raíces emocionales de los suspiros conscientes sigue siendo un misterio.
"Sin duda hay un componente de suspiros que se refiere a un estado emocional. Cuando usted está estresado, por ejemplo, suspiras más --señala Feldman--. Puede ser que las neuronas en las áreas del cerebro que procesan la emoción están provocando la liberación de los neuropéptidos del suspiro, pero no lo saben".
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