Anestesia y sueño: así se apaga y se reinicia la conciencia

Las zonas coloreadas indican la posición de los electrodos en la prueba  

Miles de personas se someten cada día en el mundo a los efectos de la anestesia. A través de distintas sustancias, los médicos consiguen apagar la conciencia de sus pacientes durante el tiempo suficiente para someterles a una operación. Cuando despiertan, de la misma forma en que uno regresa del sueño, la conciencia del sujeto vuelve a activarse como si nada hubiera pasado. ¿Qué ha ocurrido exactamente en ese intervalo?Algunos de los efectos a nivel molecular de las sustancias anestésicas se conocen, pero la forma en que funciona la anestesia globalmente sigue siendo una incógnita. En el departamento de Ciencias Cognitivas y del Cerebro del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Emery Brown y su equipo acaban de monitorizar por primera vez la actividad cerebral de varios pacientes mientras se les suministraba uno de los anestésicos más comunes, el conocido propofol. "Nuestro estudio", explica Brown "describe por primera vez cómo se comportan las neuronas del cerebro humano en el momento en que los pacientes pierden la conciencia bajo anestesia general". El trabajo, aseguran, tiene aplicaciones clínicas y puede servir para comprender mejor cómo se construye eso que llamamos conciencia.
Señales de un cerebro anestesiadoPara realizar el estudio, los investigadores del MIT monitorizaron a pacientes con epilepsia que portan una serie de electrodos en el cerebro durante el periodo preoperatorio. Estos electrodos, entre 50 y 100, permiten registrar con enorme precisión la actividad de grandes grupos de neuronas y también de neuronas individuales mientras a los pacientes se les suministraba propofol.  Los gráficos mostraron que los sujetos perdieron la conciencia en una media de 40 segundos y que se produjo un cambio abrupto en el patrón de actividad cerebral. En concreto, las  mediciones del electroencefalograma (EEG) pasaron a mostrar ondas de baja frecuencia de alrededor de un ciclo por segundo, mientras que las neuronas individuales se activaban y desactivaban rítmicamente durante unos milisegundos creando esta oscilación que se observa en el EEG."Las neuronas quedan bloqueadas en este ciclo", explica Brown, "y solo pueden activarse en un rango limitado, lo que hace imposible la comunicación entre regiones del cerebro". "De alguna manera", añade Xurxo Mariño desde el Grupo de Neurociencia de la Universidad de La Coruña, que colabora con el MIT, "cuando una persona pierde la conciencia - se queda dormida o se le somete a anestesia - sus neuronas se ponen todas a hacer la ola, a bailar conjuntamente con una oscilación rítmica de una frecuencia baja. Pero ese ritmo repetitivo no genera información, puesto que para que haya información tiene que haber cambios en el mensaje". "Es decir, si todas hacen la ola, no hay mente"."Para estar consciente", asegura Brown, "el cerebro necesita ser capaz de hacer muchas cosas. Una de ellas es transmitir información entre diversas áreas. Si esta transmisión está bloqueada, porque los circuitos están cerrados u oscilando, entonces no se puede mantener la conciencia". Las implicaciones clínicas también son significativas, según Brown, puesto que observando estas oscilaciones en el EEG durante una operación se puede evitar tanto que una persona despierte durante la anestesia como que se produzca una sobredosis. Anestesia, coma y sueñoAunque los tres estados de pérdida de conciencia más conocidos presentan similitudes, se trata en realidad de estados bien distintos. "Los pacientes a menudo me preguntan si la anestesia general es simplemente un estado de sueño profundo", comenta Brown. "Y la respuesta es que no". La anestesia se parece más a un estado de coma inducido por las drogas, en tanto que el paciente está inconsciente, inmóvil e insensible al dolor, mientras que a alguien, por muy dormido que esté, no se le podría someter al dolor de una operación sin que despertara. La diferencia con el coma es que la duración del estado depende de los daños y no de la sustancia que se proporciona al cerebro.Lo que sí tiene en común la anestesia con el sueño es su condición de reversible, pero mientras en la primera el retorno de la conciencia depende de la dosis, los procesos por los que se vuelve del sueño no se comprenden del todo, según Brown. El equipo de Xurxo Mariño investiga precisamente este fenómeno. "Brown estudia qué sucede cuando pasas de estar despierto al sueño", explica, "y nosotros estudiamos los mecanismos mediante los cuales partiendo de estado de baja frecuencia se pasa al despertar".Lo que han visto los científicos es que en el momento de despertar, el cerebro experimenta una "ducha" de neurotransmisores que reactivan las neuronas y las sacan de ese ritmo cíclico y sin información. "Antes de darte la ducha de agua", explica Mariño, "tu cerebro recibe una ducha de acetilcolina, glutamato y óxido nítrico, entre otras sustancias.  En ese momento se produce la transición entre la nada y la conciencia.  Cuando las neuronas reciben este baño, se activan y se ponen a trabajar cada una con su computación concreta".En el Grupo de Neurociencia de la Universidad de La Coruña son pioneros en el estudio del papel de una de estas sustancias, el óxido nítrico. Al tratarse de un gas presenta la ventaja de activar millones de neuronas de su entorno en apenas unos milisegundos. "Es un subidón que activa la red en un instante y la sustancia se elimina rapidísimamente”, dice. “Lo que nosotros hemos hecho por primera vez es medir con mucha precisión el óxido nítrico que se libera en esa transición". Aunque se está investigando cómo podrían usarse este tipo de sustancias para intentar sacar a algunas personas del estado vegetativo o de mínima conciencia, todavía no se han obtenido resultados. Conciencia on/offEl profesor de Anestesiología de la escuela universitaria de medicina de Washington, Michael Avidan, cree que los resultados de Brown "son emocionantes porque presentan pruebas neurobiológicas de una de las teorías sobre cómo el cerebro da lugar a la conciencia". Esta teoría, conocida como la de integración de la información, sugiere que la conciencia es el resultado de la suma de las actividades de las distintas regiones. Si falla esta integración, como muestran las pruebas, la conciencia desaparece."El estudio detallado de cómo los anestésicos u otros mecanismos (como el sueño o el daño cerebral) proporciona información clave para entender cómo se construye y se mantiene la conciencia", asegura Brown. "Estamos viendo la diferencia entre un encéfalo que tiene mente consciente y otro que no", indica Mariño, "tiene que haber alguna pista".Lo que dibujan los estudios realizados hasta ahora es una relación entre la ausencia de conciencia y la sincronización de la actividad general del cerebro. El pensamiento, por el contrario, ofrece una señal irregular, parecida al ruido. Por otro lado, lo importante es la manera en que esos núcleos de neuronas se conectan con el resto, pues aunque las neuronas emitan su señal, si no pasa a otro lugar no hay comunicación. "Es como una manifestación en la que todo el mundo lleva su teléfono móvil y le funciona", asegura Mariño, "pero si no funciona la operadora no hay manera de llamar". Comprobando lo que pasa con la conciencia cuando se enciende y se apaga, concluye Brown, podemos conocer mejor cómo funciona el sistema. Siguiendo con la analogía de móviles, "al quitar la batería sabemos que deja de funcionar, pero no sabemos cómo es el sistema. Para eso necesitamos saber cómo trabajan todos los componentes a la vez y hacen que funcione el teléfono".
Referencia: Rapid fragmentation of neuronal networks at the onset of propofol-induced unconsciousness (PNAS)