Nuestros cuerpos se encuentran en un constante flujo y reflujo, desde el aire que respiramos hasta los fluidos que limpian nuestro cerebro cada noche. Los científicos han descubierto que ritmos clave en nuestro cerebro y en nuestro intestino comparten algunos principios físicos fundamentales.
Los mismos patrones de oscilación que ayudan a digerir los alimentos también parecen estar presentes en los vasos sanguíneos del cerebro, contribuyendo al suministro de oxígeno y nutrientes cuando es necesario. Estos hallazgos podrían mejorar significativamente nuestra comprensión de ambos sistemas biológicos. Este descubrimiento es obra de un equipo internacional de investigadores y surgió del deseo de comprender mejor cómo los vasos sanguíneos del cerebro controlan los cambios rítmicos en el flujo sanguíneo, conocidos como vasomoción cortical.
Antes de abordar lo que podría ser lo más complejo del Universo, los investigadores comenzaron con un sistema de oscilación más simple: la peristalsis intestinal, que impulsa los alimentos a través del sistema digestivo. Basándose en estudios previos, el equipo elaboró un modelo matemático más completo de los ritmos y ondas involucrados, conocido como modelo de Ginzburg-Landau (GL).
Los investigadores comprobaron si su modelo actualizado podía reproducir los mismos patrones de oscilación que observaron en experimentos con intestinos de gato, y, efectivamente, pudo hacerlo. El nuevo enfoque matemático muestra cómo grupos cercanos de oscilaciones pueden sincronizarse o acoplarse entre sí, siempre que las diferencias iniciales no sean demasiado grandes. Existen ciertos umbrales a partir de los cuales esto ocurre, y otros en los que no. Esto no sólo ayuda a explicar los patrones de flujo en el sistema digestivo, sino que, curiosamente, la física parece coincidir con la de las neuronas del cerebro.
“Los osciladores acoplados se comunican entre sí y cada sección del intestino es un oscilador que se comunica con las demás secciones cercanas”, afirma el físico Massimo Vergassola, de la UC San Diego.
Normalmente, los osciladores acoplados se estudian en un entorno homogéneo, lo que significa que todos los osciladores tienen frecuencias más o menos similares. En nuestro caso, los osciladores eran más variados, al igual que en el intestino y el cerebro.
Por supuesto, aún existen diferencias importantes entre el intestino y el cerebro. Por ejemplo, el intestino es una vía unidireccional para los alimentos, pero la sangre puede viajar en muchas direcciones diferentes a través de la red de vasos sanguíneos del cerebro. Si bien estos hallazgos hablan de comportamientos similares más que de una conexión directa, podrían ayudar a los científicos a comprender mejor las pulsaciones en el cerebro y el intestino que pueden indicar cambios en la salud mental o incluso presagiar la demencia.
“El cerebro es infinitamente más complejo 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 vuelves a tu pregunta original”.
La investigación ha sido publicada en Physical Review Letters.
Fuente: Science Alert.