El mecanismo genético: cómo funcionan nuestros relojes internos

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 03:53

Todo el mundo ha oído hablar del reloj interno, pero poca gente sabe cómo funciona. Dos grupos de científicos de Estados Unidos han realizado estudios a gran escala para comprender cómo funcionan nuestros relojes y cuál es su efecto en el cuerpo.

Durante todo el día, escuchamos el "tic-tac" del reloj dentro de nuestro cuerpo. Es esto lo que nos despierta por la mañana y nos da sueño por la noche. Es lo que sube y baja nuestra temperatura corporal en el momento adecuado, regula la producción de insulina y otras hormonas.

El reloj interno del cuerpo, el tictac que sentimos, también se llama ritmos circadianos.

Estos ritmos incluso afectan nuestros pensamientos y sentimientos. Los psicólogos estudian sus efectos en el cerebro humano obligando a los voluntarios a realizar pruebas cognitivas en diferentes momentos del día.

Resultó que la mañana es el mejor momento para realizar tareas que requieren que el cerebro realice múltiples tareas. Si necesita mantener varias capas de información en su cabeza a la vez y procesar estos datos rápidamente, debe comenzar a trabajar al comienzo del día. Pero la segunda mitad del día es adecuada para procesar tareas simples y comprensibles.

Los ritmos circadianos también tienen un gran impacto en quienes padecen depresión o trastorno bipolar. Las personas con estos problemas no duermen bien y sienten la necesidad de beber durante el día. Algunos pacientes con demencia experimentan un "efecto de puesta de sol" especial: al final del día se vuelven agresivos o se pierden en el espacio y el tiempo.

"Los ciclos de sueño y actividad son una parte fundamental de las enfermedades mentales", dice Huda Akil, neurocientífico de la Universidad de Michigan. Por lo tanto, los neurocientíficos están luchando por comprender cómo funcionan nuestros relojes internos y qué efecto tienen en nuestro cerebro. Pero los investigadores no pueden simplemente abrir el cráneo y ver cómo las células funcionan las 24 horas.

Hace varios años, la Universidad de California donó cerebros para investigación, que fueron cuidadosamente preservados después de la muerte de los donantes. Algunos murieron temprano en la mañana, otros en la tarde o en la noche. La Dra. Akil y sus colegas decidieron estudiar si un cerebro es diferente de otro y si la diferencia depende del momento en que murió el donante.

“Quizás nuestra suposición le parezca simple, pero por alguna razón nadie pensó en ello antes”, dice el Dr. Akil.

Ella y sus colegas seleccionaron muestras de cerebro de 55 personas sanas que murieron en un accidente repentino, como un accidente automovilístico. De cada cerebro, los investigadores tomaron muestras de tejido de esos lóbulos que son responsables del aprendizaje, la memoria y las emociones.

En el momento de la muerte del donante, los genes de las células cerebrales codificaban activamente una proteína. Gracias al hecho de que el cerebro se conservó rápidamente, los científicos pueden evaluar la actividad de los genes en el momento de la muerte.

La mayoría de los genes que probaron los investigadores no mostraron ningún patrón en su desempeño durante el día. Sin embargo, más de 1000 genes muestran un ciclo de actividad diario. Los cerebros de las personas que murieron a la misma hora del día mostraron los mismos genes en funcionamiento.

Los patrones de actividad eran casi idénticos, tanto que podían usarse como marca de tiempo. Era casi inconfundible determinar en qué momento murió una persona, gracias a la medición de la actividad de estos genes.

Luego, los investigadores probaron los cerebros de los donantes que padecían depresión clínica. Aquí la marca de tiempo no fue simplemente eliminada: parecía que estos pacientes vivían en Alemania o en Japón, pero no en los Estados Unidos.

Los resultados del trabajo realizado se publicaron en 2013. Los investigadores de la Universidad de Pittsburgh se inspiraron en ellos e intentaron reproducir el experimento.

“No podíamos haber pensado en un estudio como este antes”, dice la neuróloga Colleen McClung. La Dra. McKlang y sus colegas pudieron analizar 146 muestras de cerebro del programa de donantes de la universidad. Los resultados del experimento se publicaron bastante recientemente.

Pero el equipo del Dr. McClang no solo pudo repetir los resultados del experimento anterior, sino también obtener nuevos datos. Compararon patrones de actividad genética en el cerebro de personas jóvenes y mayores y encontraron una diferencia intrigante.

Los científicos esperaban encontrar una respuesta a la pregunta: ¿por qué cambian los ritmos circadianos de los humanos a medida que envejecen? Después de todo, a medida que las personas envejecen, la actividad disminuye y los ritmos cambian. El Dr. McClang descubrió que algunos de los genes que estaban más activos en los ciclos diarios ya no estaban en uso a los 60 años.

Es posible que algunas personas mayores dejen de producir la proteína necesaria para mantener en funcionamiento sus relojes internos.

Además, los investigadores se sorprendieron al descubrir que algunos genes se incluían en el trabajo diario activo solo en la vejez. "Parece que el cerebro está tratando de compensar el cierre de algunos genes por el trabajo de otros activando el reloj adicional", dice el Dr. McClang. Quizás la capacidad del cerebro para crear ritmos circadianos de reserva sea una defensa contra las enfermedades neurodegenerativas.

Los médicos pueden utilizar un reloj interno de repuesto para tratar los trastornos del ritmo circadiano. Los investigadores ahora están experimentando con genes animales y tratando de comprender cómo se activan y desactivan los genes del reloj interno.

En otras palabras, los científicos escuchan el “tic-tac” y quieren entender: ¿qué está tratando de decirnos el cerebro?