Conexiones cerebrales ocultas podrían proteger la cognición ante la pérdida de materia gris

Un equipo de científicos del Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute en el Keck School of Medicine de la USC descubrió que las conexiones neuronales a corta distancia en el cerebro pueden ayudar a proteger la cognición en individuos mayores, a pesar de la pérdida de materia gris asociada al envejecimiento. Este hallazgo sugiere que la salud de estas conexiones, ubicadas justo debajo de la superficie del cerebro, se relaciona con mejores habilidades lingüísticas y podría mitigar los efectos negativos de la reducción de materia gris.

El estudio, publicado en la revista Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association, analizó imágenes cerebrales y pruebas cognitivas de 459 adultos de 60 años o más, residentes en diversas comunidades de India. Este trabajo se considera uno de los primeros en investigar la materia blanca superficial en una población comunitaria de un país de ingresos bajos y medianos.

Red de comunicación local del cerebro

La materia blanca superficial consiste en una delgada capa de fibras nerviosas que se encuentra directamente debajo de la materia gris que recubre el exterior del cerebro. Estas fibras, cortas y curvas, conectan regiones cercanas de la corteza cerebral, permitiendo el intercambio de información. Se pueden imaginar como caminos locales que vinculan áreas vecinas del cerebro.

Por otro lado, la materia gris desempeña un papel diferente, albergando muchas de las células nerviosas responsables del procesamiento de información. Juntas, la materia gris y la materia blanca superficial forman sistemas interconectados que pueden contribuir a la salud cognitiva.

Según Yingxu Liu, PhD, investigador postdoctoral en el Stevens INI y primer autor del estudio, "la materia gris y la materia blanca superficial están físicamente cerca y pueden desempeñar roles diferentes: la materia gris procesa información, mientras que la materia blanca superficial ayuda a las regiones cercanas del cerebro a comunicarse". Liu agregó que "nuestros hallazgos sugieren que la salud cognitiva depende no solo de la cantidad de materia gris preservada, sino también del estado del cableado que la conecta".

Medición del cableado oculto del cerebro

Para investigar estas conexiones locales, los investigadores utilizaron un tipo avanzado de resonancia magnética por difusión. Esta técnica de imagen sigue el movimiento del agua a través del tejido cerebral, permitiendo examinar características microscópicas que los escaneos cerebrales convencionales pueden no revelar.

Los investigadores se centraron en las mediciones relacionadas con la densidad de neuritas y la cantidad de agua libre que rodea estas estructuras. Las neuritas son las pequeñas proyecciones a través de las cuales las células nerviosas envían y reciben señales. Una menor densidad de neuritas o un aumento en el agua libre pueden indicar daño o interrupción en el tejido asociado a procesos como la pérdida de mielina, inflamación o hinchazón.

Los participantes también realizaron evaluaciones en varias áreas de la cognición, incluyendo lenguaje, memoria, función ejecutiva y capacidad visuoespacial.

La conexión más consistente entre la salud de la materia blanca superficial y el rendimiento cognitivo se observó en el lenguaje. Las personas con materia blanca superficial más saludable tendieron a obtener mejores resultados en las pruebas de lenguaje. Las asociaciones más fuertes aparecieron en las regiones frontotemporales del cerebro, involucradas en el reconocimiento de palabras, el habla fluida y la retención temporal de información lingüística.

El cableado saludable puede amortiguar la pérdida de materia gris

A pesar de que las medidas de atrofia de la materia gris fueron los principales predictores de la capacidad cognitiva, los investigadores encontraron que el impacto de la pérdida de materia gris parecía variar según la salud de la materia blanca superficial cercana.

Cuando estas conexiones locales mostraron una menor integridad, la pérdida de materia gris se asoció más fuertemente con un rendimiento lingüístico deteriorado y dificultades cognitivas más amplias. En contraste, cuando la materia blanca superficial era más saludable, el vínculo entre la pérdida de materia gris y la cognición deficiente fue más débil.

Esto plantea la posibilidad de que el estado del cableado local del cerebro pueda ayudar a explicar por qué dos personas con cantidades similares de pérdida de materia gris no experimentan necesariamente el mismo grado de deterioro cognitivo.

El Dr. Leon Aksman, profesor asistente de neurología de investigación en el Stevens INI y autor senior del estudio, afirmó que "los hallazgos apuntan a la materia blanca superficial como una posible fuente de resiliencia". Aksman destacó que "dos personas con un grado similar de pérdida de materia gris pueden no experimentar los mismos efectos cognitivos si las conexiones locales que rodean esa materia gris difieren en salud". Seguir a los participantes a lo largo del tiempo será esencial para probar si preservar estas conexiones puede ayudar a mantener la cognición.

Expansión de la investigación sobre el envejecimiento cerebral más allá de poblaciones típicas

Los investigadores obtuvieron sus datos del Harmonized Diagnostic Assessment of Dementia para el Longitudinal Aging Study in India, conocido como LASI-DAD. Más de la mitad de la población más amplia de LASI-DAD tiene baja alfabetización, mientras que aproximadamente el 60% vive en comunidades rurales.

Las poblaciones con estas características han estado históricamente subrepresentadas en estudios de imágenes cerebrales, lo que convierte a esta investigación en una oportunidad para examinar el envejecimiento cognitivo a través de una gama más amplia de antecedentes sociales, educativos y geográficos.

En este análisis, la asociación entre la materia blanca superficial y la capacidad lingüística fue más fuerte entre las personas que no podían leer o leían incorrectamente, aquellas que no habían recibido educación formal y los participantes que vivían en áreas rurales.

Los investigadores enfatizan que los resultados no establecen que estos factores sociales causaran cambios en el tejido cerebral. En cambio, sugieren que el envejecimiento cerebral puede estar moldeado por una combinación compleja de experiencias a lo largo de la vida, incluyendo educación, circunstancias sociales, salud y exposiciones ambientales.

Lo que los científicos aún necesitan aprender

Debido a que los participantes fueron examinados solo en un momento determinado, el estudio no puede establecer qué cambios cerebrales ocurrieron primero. Los investigadores aún no saben si el deterioro de la materia blanca superficial comienza antes de la pérdida de materia gris, se desarrolla junto a ella o precede a un deterioro cognitivo medible.

La investigación a largo plazo que siga a las personas a medida que envejecen será necesaria para aclarar estas relaciones. Estudios futuros también investigarán cómo la salud vascular, la inflamación, las proteínas relacionadas con el Alzheimer y otros factores biológicos interactúan con los cambios en la materia gris y blanca.

El Dr. Arthur W. Toga, director del Stevens INI y profesor provost en USC, concluyó que "una comprensión más completa del envejecimiento cerebral requiere investigaciones que reflejen la diversidad social, cultural y geográfica del mundo". Al estudiar una población subrepresentada y mirar más allá de la materia gris, este trabajo nos acerca a identificar los factores biológicos y sociales que pueden proteger la cognición a lo largo de la vida.

Además de Liu y Aksman, los autores del estudio incluyen a Kirsten M. Lynch, Miguel Arce Rentería, Emma Nichols, Alden L. Gross, Lindsay C. Kobayashi, Neda Jahanshad, John P. John, Harshita V. Vishwakarma, Pranali Khobragade, Joyita Banerjee, Niranjan Khandelwal, Jyoti Dangwal, Sudhir Saxena, Nirod Medhi, Soumik Das, Prudhvinath Reddy, Pratyaksha Rana, Arjun Narula, Saravanan Kannan, Dinesh Patel, A. B. Dey, Sharmistha Dey y Jinkook Lee.

La investigación fue apoyada por el National Institute on Aging (R01AG080473, RF1AG087965, RF1AG088003, R01AG087513), el National Institute of Mental Health (R01MH134004), el National Institute of Neurological Disorders and Stroke (RF1NS136995), y la Oficina del Director de los National Institutes of Health (S10OD032285).

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