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Materia blanca: la autopista del cerebro, flexible pero infravalorada.

Históricamente, la materia gris se consideraba típicamente el molinillo de órganos del cerebro, y la materia blanca era solo el mono. Pero en los últimos años, ha quedado claro que el mono es tan importante como su amo.


¿Importa la materia blanca?

Nuestra materia gris exquisitamente plegada ha sido durante mucho tiempo el pony del cerebro; se trata de la gran cantidad de cálculos numéricos en los que todos confiamos para dar sentido al mundo. La materia blanca, se pensaba, simplemente lleva a cabo la tarea de transmitir mensajes de ida y vuelta, como poco más que una colección de cables pasivos.

Aunque hay algo de verdad en esta división del trabajo, hace de la materia blanca un gran perjuicio. A medida que el conocimiento científico crece, la importancia de la materia blanca se enfoca claramente. Ahora se sabe que esta autopista de información neural está involucrada en una variedad de afecciones y enfermedades y desempeña funciones vitales en la función cerebral, el aprendizaje y la coordinación de centros cerebrales remotos.

¿Qué es la materia blanca?

La materia blanca constituye la mayor parte de las partes profundas del cerebro. A diferencia de la materia gris, que alcanza su punto máximo en el desarrollo cuando tenemos 11 o 12 años de edad, la materia blanca sigue desarrollándose bien en nuestros años 20 (y quizás, de maneras más sutiles, en nuestros años 50).

Consiste en haces de axones, o tractos, que son las proyecciones largas y delgadas de las células nerviosas. Como su nombre indica, la materia blanca es más blanca que la gris, y su famosa blancura se debe a un recubrimiento ceroso llamado mielina, que se encuentra en cada uno de los axones.


Axón mielinizado comparado con axón desmielinizado.
Crédito de la imagen: Dr Jana.

La mielina recubre la superficie de todas las células nerviosas, dejando pequeños huecos, también conocidos como los nodos de Ranvier, cada milímetro aproximadamente.

En los nervios mielinizados, en lugar de un impulso que viaja a lo largo de la célula como lo hace en la materia gris, puede saltar de un nodo a otro, aumentando la velocidad de conducción.

Como principal servicio de mensajería del cerebro, la mielinización permite que la materia blanca pase notas entre regiones distantes a una velocidad vertiginosa.

De hecho, los nervios mielinizados pueden transportar impulsos hasta 100 veces más rápido que las fibras no mielinizadas.

En el cerebro, la mielina es depositada por células llamadas oligodendrocitos. Al nacer, la cobertura de mielina es relativamente escasa; la mielinización se mueve en una ola, primero recubre la materia blanca en la corteza cerebral más cercana a la nuca y avanza gradualmente, cubriendo finalmente los lóbulos frontales de mediados a fines de los años 20.

Los lóbulos frontales son importantes para la planificación, el razonamiento y el juicio. Algunos científicos teorizan que la limitada mielinización de estas áreas en los jóvenes podría explicar la incapacidad de los adolescentes para tomar las decisiones apropiadas de los adultos.

A medida que se ha prodigado más interés científico en la materia blanca, ha quedado claro que está lejos de ser un trozo pasivo de cableado; es dinámico: su volumen crece y se reduce con la experiencia, procesa la información, no solo pasa datos sin pensar entre los puntos.

La materia blanca en la enfermedad psiquiátrica.

Ciertas condiciones han sido asociadas con daños a la vaina de mielina. Por ejemplo, los sistemas inmunitarios de las personas con síndrome de Guillain-Barré y esclerosis múltiple atacan a la mielina, causando un empeoramiento gradual de la debilidad que puede terminar en parálisis.

Pero más recientemente, los cambios en la mielina se han relacionado con una serie de afecciones psiquiátricas, como esquizofrenia, depresión mayor, autismo, trastorno de estrés postraumático, enfermedad de Alzheimer, dislexia, trastorno de hiperactividad con déficit de atención, trastorno obsesivo-compulsivo y enfermedad de Tourette. . La materia blanca incluso se ha implicado en el tartamudeo y la sordera tonal.

Una de las afecciones psiquiátricas más estudiadas en relación con la sustancia blanca es la esquizofrenia. Un estudio que investigó 6.000 genes en la corteza prefrontal de cerebros esquizofrénicos proporcionó pruebas concluyentes: de los 89 genes que se encuentran anormalmente regulados, 35 participaron en la mielinización.

Otros estudios han investigado la materia blanca post mortem, con algunas demostraciones de anomalías en los tractos de materia blanca y disminución del número de oligodendrocitos en algunas regiones del cerebro.

De hecho, más recientemente, se ha demostrado que los tractos de materia blanca en la mayor parte del cerebro están alterados en la esquizofrenia.

La esquizofrenia tiende a desarrollarse durante la adolescencia, un momento en el que finalmente se le da al forebrain su recubrimiento de mielina. Algunos científicos creen que esto podría ser más que una coincidencia.

Aún no se ha entendido si estos cambios son la causa de la afección o una consecuencia de la función cerebral anormal, pero es probable que sea un camino de dos vías entrelazadas. La evidencia de esto vino en un artículo publicado en 2007 por el Dr. Gabriel Corfas. Mostró que interrumpir el control genético de los oligodendrocitos podría producir cambios de comportamiento sorprendentes similares a los observados en la esquizofrenia.

Viendo materia blanca

Un procedimiento de diagnóstico por imágenes denominado imagen de tensor de difusión (DTI, por sus siglas en inglés), que se basa en la tecnología MRI, registra el movimiento relativo del agua dentro de los tejidos. Se puede utilizar para observar la materia blanca.


Imagen DTI que muestra tractos de materia blanca.
Crédito de la imagen: Thomas Schultz.

DTI se basa en la premisa de que, en el tejido cerebral normal, el agua tiene la misma probabilidad de viajar en cualquier dirección.

Sin embargo, en los tractos que están orientados en paralelo y cubiertos de mielina, es más probable que se muevan a lo largo de ellos, en lugar de lado a lado.

Con esta tecnología, se puede ver la microestructura de la materia blanca; Las fibras más compactas con capas de mielina más gruesas dan señales DTI más fuertes. Esta tecnología relativamente nueva se ha utilizado para buscar vínculos entre la materia blanca y los resultados cognitivos.

Un estudio, por ejemplo, encontró una relación entre la estructura de la materia blanca y el coeficiente intelectual, cuyos autores concluyeron que "la función cognitiva se correlaciona con una mayor organización de la fibra". Del mismo modo, otros científicos han encontrado vínculos entre la calidad de la materia blanca en el cerebro de un adulto y su capacidad de lectura.

Los investigadores también han demostrado que usar nuestros cerebros de una manera específica puede cambiar la estructura de la materia blanca. Por ejemplo, un experimento encontró que la práctica regular de un instrumento musical aumenta el nivel de organización dentro de la materia blanca en las áreas importantes para la interpretación musical. Los investigadores demostraron que la cantidad de cambio era proporcional al número de horas que el individuo practicaba. Cuanto más trabajas, más se modifica la materia blanca.

Cómo encaja la mielinización en la historia.

En los animales que pueden caminar y alimentarse poco después de que nacen, como los caballos y los ratones, la mielinización está casi completa al nacer. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, la mielinización en los seres humanos continúa en nuestros 20 o 30 años. El hecho de que lleve tanto tiempo es una buena pista de que está desempeñando algo más que un papel aislante.

La extensión de tiempo que toma la mielinización en los seres humanos se alinea con el mismo período de tiempo en que la corteza cerebral humana experimenta una enorme reestructuración de las conexiones sinápticas. Se entiende que esta remodelación modifica el cerebro de acuerdo con la experiencia. Por esta razón, algunos investigadores creen que la mielina, y por lo tanto la materia blanca, desempeña un papel en la formación del cerebro a través de nuestras experiencias a medida que nos desarrollamos.

Esta teoría parece cierta en una serie de estudios con animales. Por ejemplo, un estudio en voles de la pradera de Alaska encontró que la mielinización en el cerebro está regulada por cambios estacionales en la duración del día. Los animales que se mantuvieron en un ambiente con días constantemente largos tenían más volumen de materia blanca.

En ratas, el estrés durante los últimos 6 días del embarazo provoca un aumento de la mielinización en las crías en las primeras 2 a 3 semanas de vida, con niveles que vuelven a la normalidad en el día 40.

Por el contrario, una experiencia más agradable también puede alterar la estructura de la materia blanca. Los oligodendrocitos aumentan en número en la corteza visual de ratas que se crían en entornos enriquecidos, incluida la interacción social y las cosas para jugar.

Algunos estudios en humanos también han encontrado una interacción entre la experiencia temprana y el volumen de materia blanca. Un estudio publicado en Psiquiatria biologica comparó los cerebros de los niños que habían sido maltratados o descuidados con los cerebros de los niños que no lo habían hecho.

El cuerpo calloso, es decir, la estructura más grande de materia blanca en el cerebro, que conecta los hemisferios cerebrales izquierdo y derecho, se encontró que era un 17 por ciento más pequeño en aquellos que habían sido objeto de abuso.

¿Por qué es tan importante el abrigo de cera?

En resumen, no tenemos la respuesta completa a esta pregunta, pero hay algunos temas convincentes para elegir.

La sincronía de la materia gris es importante para el desarrollo neuronal y el aprendizaje. El dicho dice: "Las neuronas que se disparan juntas, se conectan". En otras palabras, es más probable que las neuronas que disparan en sincronía se conecten permanentemente; Los nervios que se activan juntos se consideran importantes y serán fortalecidos y preservados.


Corte transversal de un axón mielinizado con múltiples capas de mielina visibles.
Crédito de la imagen: Roadnottaken.

Ahora, si dos nervios que trabajan juntos vienen de diferentes distancias y son idénticos, las señales no llegarán juntas; para coordinar el disparo, uno de los axones debe acelerarse o acelerarse.

La precisión de milisegundos es vital.

Cuando llevamos a cabo una tarea compleja, como tocar un instrumento, la información se envía desde una variedad de centros cerebrales y fluye de un lado a otro. La sincronía es una necesidad, y simplemente disparar mensajes a la mayor velocidad posible no sería una solución viable.

A medida que se acumulan nuevos descubrimientos, parece claro que la mielina desempeña un papel clave en el desarrollo de la sincronía y puede alterar la velocidad de conducción de los tractos de materia blanca de varias maneras.

Por ejemplo, la mielina puede cambiar físicamente el diámetro del axón (los nervios más anchos transmiten las señales más rápido). Además, los oligodendrocitos pueden alterar la cantidad de hojas de mielina que depositan, lo que puede ser de hasta 150 hojas por fibra, lo que también altera la velocidad de conducción. Además, al alterar el número o el espaciado de los nodos de Ranvier, las velocidades se pueden ajustar, con más nodos más juntos que disminuyen los impulsos.

Apenas estamos empezando a romper los mecanismos que están detrás de la influencia de la materia blanca en la función cognitiva, pero ya se están abriendo vías potenciales.

La materia blanca es tan integral a la función cerebral como su vecino gris; Es dinámico, está involucrado en el aprendizaje y nos ayuda a establecer habilidades y recuerdos. Sin duda, a medida que la investigación continúa y la imagen se vuelve más nítida, la importancia de la mielina y la materia blanca seguirá aumentando.

La materia blanca realmente importa.

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