Los científicos de Johns Hopkins Medicine que utilizan escáneres de resonancia magnética y modelos por computadora dicen que han identificado áreas del cerebro humano que regulan los esfuerzos para lidiar con la fatiga.
Los hallazgos, dicen, podrían impulsar el desarrollo de estrategias conductuales y de otro tipo que aumenten el rendimiento físico en personas sanas, y también iluminarán los mecanismos neuronales que contribuyen a la fatiga en personas con depresión, esclerosis múltiple y accidente cerebrovascular.
Los resultados de la investigación se publicaron en línea el 12 de agosto en Nature Communications.
"Conocemos los procesos fisiológicos involucrados en la fatiga, como la acumulación de ácido láctico en los músculos, pero sabemos mucho menos sobre cómo se procesan los sentimientos de fatiga en el cerebro y cómo nuestro cerebro decide cuánto y qué tipo de esfuerzo hacer para superar la fatiga ", dice Vikram Chib, Ph.D., profesor asistente de ingeniería biomédica en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y científico investigador del Instituto Kennedy Krieger.
Conocer las regiones del cerebro que controlan las opciones sobre los esfuerzos para moderar la fatiga puede ayudar a los científicos a encontrar terapias que alteren precisamente esas opciones, dice Chib. "Puede que no sea ideal que su cerebro simplemente supere la fatiga", dice Chib. "Podría ser más beneficioso para el cerebro ser más eficiente con las señales que envía".
Para el estudio, Chib desarrolló por primera vez una forma novedosa de cuantificar objetivamente cómo las personas "sienten" la fatiga, una tarea difícil porque los sistemas de clasificación pueden variar de persona a persona. Los médicos a menudo piden a sus pacientes que califiquen su fatiga en una escala del 1 al 7, pero al igual que las escalas de dolor, tales calificaciones son subjetivas y variadas.

Para estandarizar la métrica de la fatiga, Chib pidió a 20 participantes del estudio que tomaran decisiones basadas en el riesgo sobre la realización de un esfuerzo físico específico. La edad promedio de los participantes fue de 24 años y osciló entre 18 y 34 años. Nueve de los 20 eran mujeres.
Se pidió a los 20 participantes que agarraran y apretaran un sensor después de entrenarlos para reconocer una escala de esfuerzo. Por ejemplo, cero era igual a ningún esfuerzo y 50 unidades de esfuerzo eran iguales a la mitad de la fuerza máxima del participante. Los participantes aprendieron a asociar las unidades de esfuerzo con cuánto exprimir, lo que ayudó a estandarizar el nivel de esfuerzo entre los individuos.
Los participantes repitieron los ejercicios de agarre durante 17 bloques durante 10 intentos cada uno, hasta que se fatigaron, luego se les ofreció una de dos opciones para hacer cada esfuerzo. Una fue una elección aleatoria ("arriesgada") basada en el lanzamiento de una moneda, que ofrecía la posibilidad de no realizar ningún esfuerzo o de un nivel de esfuerzo predeterminado. La otra opción fue un nivel de esfuerzo predeterminado. Al introducir incertidumbre, los investigadores estaban aprovechando la forma en que cada sujeto valoraba su esfuerzo, una forma, en efecto, de arrojar luz sobre cómo sus cerebros y mentes decidían cuánto esfuerzo hacer.
En función de si el participante eligió una opción arriesgada frente a la predeterminada, los investigadores utilizaron programas computarizados para medir cómo se sentían los participantes sobre la posibilidad de realizar cantidades particulares de esfuerzo mientras estaban fatigados.
"Como era de esperar, encontramos que la gente tiende a ser más reacia al riesgo – a evitar – el esfuerzo", dice Chib. La mayoría de los participantes (19 de 20) optaron por la elección libre de riesgo de un nivel de esfuerzo predeterminado. Esto significa que, cuando estaban fatigados, los participantes estaban menos dispuestos a correr el riesgo de tener que hacer un gran esfuerzo.

"La cantidad predeterminada tenía que ser bastante alta en un esfuerzo relativo para que los participantes eligieran la opción de lanzar una moneda", dice Chib.
Entre un grupo separado de 10 personas capacitadas en el sistema de agarre, pero sin numerosas y fatigantes pruebas, no hubo una tendencia significativa a elegir el arriesgado lanzamiento de una moneda o el esfuerzo definido.
El equipo de investigación de Chib también evaluó la actividad cerebral de los participantes durante los ejercicios de agarre utilizando escáneres de resonancia magnética funcional (fMRI), que rastrean el flujo sanguíneo a través del cerebro y muestran qué neuronas se activan con mayor frecuencia.
El equipo de Chib confirmó hallazgos anteriores de que la actividad cerebral cuando los participantes eligieron entre las dos opciones parecía aumentar en todos los participantes en un área del cerebro conocida como ínsula.
También utilizando escáneres de resonancia magnética funcional, observaron más de cerca la corteza motora del cerebro cuando los participantes estaban fatigados. Esta región del cerebro es la encargada de realizar el esfuerzo en sí.
Los investigadores encontraron que la corteza motora se desactivó en el momento en que los participantes "decidieron" entre las dos opciones de esfuerzo. Ese hallazgo es consistente, dice Chib, con estudios previos que muestran que cuando las personas realizan esfuerzos fatigantes repetidos, la actividad de la corteza motora disminuye, asociada con menos señales enviadas a los músculos.
Los participantes cuya actividad de la corteza motora cambió menos, en respuesta al esfuerzo fatigante, fueron los que mostraron mayor aversión al riesgo en sus elecciones de esfuerzo y estaban más fatigados. Esto sugiere que la fatiga puede surgir de una mala calibración entre lo que un individuo cree que puede lograr y la actividad real en la corteza motora.
Esencialmente, el cuerpo se sintoniza con la corteza motora cuando está fatigado, porque si el cerebro continuara enviando más señales a los músculos para que actúen, las limitaciones fisiológicas comenzarían a hacerse cargo, por ejemplo, un aumento de ácido láctico, contribuyendo a una fatiga aún mayor.
Estos hallazgos, dice Chib, pueden avanzar en la búsqueda de terapias, físicas o químicas, que se dirijan a esta vía en personas sanas para mejorar el rendimiento y en personas con afecciones asociadas con la fatiga.
La financiación de la investigación fue proporcionada por el Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano Eunice Kennedy Shriver de los Institutos Nacionales de Salud (R01HD097619), el Instituto Nacional de Salud Mental de los Institutos Nacionales de Salud (R56MH113627, R01MH119086).
Además de Chib, otros científicos que realizaron el estudio incluyen a Patrick Hogan, Steven Chen y Wen Wen Teh de Johns Hopkins.

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