Nuestros cuerpos funcionan a través de procesos rítmicos y constantes, como la respiración y la limpieza nocturna de nuestro cerebro. Ahora, los investigadores han descubierto que los ritmos fundamentales tanto en nuestro cerebro como en nuestro intestino operan bajo principios físicos sorprendentemente similares, lo que potencialmente remodela nuestra comprensión de ambos sistemas.
Física paralela en el cerebro y el intestino
Los mismos patrones oscilantes que impulsan la digestión (mover los alimentos a través del sistema digestivo) también se encuentran en los vasos sanguíneos del cerebro. Estos patrones ayudan a regular el flujo de oxígeno y nutrientes al cerebro cuando es necesario. Este notable hallazgo resalta una base física compartida para procesos biológicos aparentemente dispares.
Modelar los ritmos intestinales como punto de partida
La investigación, realizada por un equipo internacional, comenzó con el deseo de comprender cómo los vasos sanguíneos del cerebro controlan los cambios rítmicos en el flujo sanguíneo, un proceso conocido como vasomoción cortical. Para abordar este complejo desafío, los científicos se centraron primero en un sistema más sencillo: la peristalsis intestinal. Basándose en investigaciones anteriores, el equipo desarrolló un modelo matemático más completo, un modelo de Ginzburg-Landau (GL), para representar los ritmos y ondas involucrados.
Los investigadores probaron su modelo actualizado para ver si podía replicar los patrones de oscilación observados en los intestinos de los gatos. Lo hizo con éxito, demostrando la precisión del modelo.
Comprender las oscilaciones acopladas
Un hallazgo clave de este enfoque matemático es la capacidad de explicar cómo las oscilaciones cercanas pueden sincronizarse o “acoplarse” entre sí. La investigación reveló umbrales críticos: cuándo se sincronizarán las oscilaciones y cuándo no. Esto explica patrones en el sistema digestivo y curiosamente muestra similitudes en cómo funcionan las neuronas del cerebro.
“Los osciladores acoplados hablan entre sí, y cada sección del intestino es un oscilador que se comunica con las secciones cercanas”, explica el físico Massimo Vergassola de UC San Diego. “Tradicionalmente, los osciladores acoplados se estudian dentro de un entorno uniforme, donde todos los osciladores tienen frecuencias más o menos similares. En nuestro caso, las frecuencias eran más variadas, tal como lo son en el intestino y el cerebro”.
Siguen existiendo diferencias significativas
Es importante señalar que el cerebro y el intestino son fundamentalmente diferentes. El intestino funciona como un camino unidireccional para los alimentos, mientras que los vasos sanguíneos del cerebro forman una red compleja que permite múltiples direcciones de flujo.
Implicaciones para la salud mental y los trastornos neurológicos
Si bien el estudio demuestra un comportamiento similar en lugar de una conexión directa, es muy prometedor. Al comprender estos ritmos comunes, los científicos pueden obtener información sobre las pulsaciones cerebrales e intestinales que pueden indicar cambios en la salud mental o incluso predecir la aparición de afecciones neurológicas como la demencia.
“El cerebro es infinitamente más complicado que el intestino, pero esto es ciencia en su máxima expresión”, dice Kleinfeld. “Haces una pregunta, te lleva a otra parte, resuelves ese problema y luego regresas a tu pregunta original”.
Esta investigación subraya la interconexión de nuestros cuerpos y destaca cómo la comprensión de los principios físicos fundamentales puede iluminar sistemas biológicos complejos. El descubrimiento de estos ritmos compartidos abre nuevas vías para explorar la salud del cerebro y el intestino y ofrece una nueva perspectiva sobre cómo estos órganos vitales se comunican e influyen entre sí.
