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¿Cómo se enfría el cerebro?

¿Cómo se enfría el cerebro?


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A lo largo de la vida, todo el mundo te dice que el cerebro es esencialmente una computadora, pero al igual que las computadoras, tu cerebro crearía inmensas cantidades de calor al estar en uso, así que si ese es el caso, ¿cómo se enfría?

¿Es como un enfriamiento líquido donde la sangre transfiere el calor? y si es así, ¿cuál es la temperatura crítica cuando su sangre ya no puede enfriar su cerebro? Además, ¿a qué temperatura corre el riesgo de sufrir daño cerebral?


Las computadoras dependen de mecanismos de enfriamiento como disipadores de calor (una aleación de aluminio montada sobre el chip micro integrado) y ventiladores. Hasta ahora ninguno de estos mecanismos ha sido utilizado por la naturaleza, pero sí analogías como los mecanismos de enfriamiento en elefantes que a su vez se consideran un modelo bastante parecido al ventilador.

Como el animal terrestre más grande, las orejas de elefante tienen un papel crucial en la regulación de la homeostasis. Cuando vemos un elefante, siempre agita sus orejas para reducir la temperatura del cerebro. Por otro lado, los colibríes, que son de tamaño muy pequeño, reducen su temperatura al hacer fluir sangre a sus alas. Las alas de los colibríes se agitan 90 veces por segundo y les permite intercambiar gran parte de su calor con el medio ambiente y la sangre enfriada es conducida de regreso al cerebro.

La rete carotídea o rete mirabile en aves se ha desarrollado para el intercambio de calor. En los mamíferos, un charco de sangre venosa fría regresa de la nariz o la piel de la cabeza, intercambia el calor con sangre arterial tibia de la arteria carótida. Estas arterias se subdividen en cientos de pequeñas arterias que forman una estructura similar a una red que mejora significativamente la transferencia de calor en el cerebro.

La retia mirabilia vascular también se encuentra en las extremidades de una variedad de mamíferos. Estos reducen la temperatura en las extremidades. Algunos de estos probablemente funcionan para prevenir la pérdida de calor en condiciones de frío al reducir el gradiente de temperatura entre la extremidad y el medio ambiente. Otros reducen la temperatura de los testículos aumentando su productividad. En el cuello del perro, un rete mirabile protege el cerebro cuando el cuerpo se sobrecalienta durante la caza; la sangre venosa se enfría jadeando antes de entrar en la red.


Inhumanos,

El efecto neto de la producción de calor en el cerebro y el enfriamiento del cerebro mantiene el cerebro más frío que el resto del cuerpo y se logra rodeando y bañando el cerebro con sangre venosa que se ha enfriado fuera de la bóveda craneal, por los huesos y la grasa que actúan como aislante. , por las venas de la cara y el cuero cabelludo a través de conducción, convección, sudor y evaporación y por la sangre venosa enfriada que fluye a través de los senos cavernosos cavernosos y suboccipitales enfriando la sangre entrante en las arterias carótidas internas y vertebrales antes de que ingrese al cerebro. El efecto combinado del sistema de enfriamiento del cerebro mantiene la temperatura dentro de la bóveda y el cerebro entre dos y tres grados más fría que el resto del cuerpo. El efecto es lo suficientemente importante como para que algunos antropólogos físicos atribuyan el tamaño extra grande del cerebro humano más a su excepcional capacidad de enfriamiento que al aumento del flujo sanguíneo arterial que se produce con la postura erguida. Los antropólogos se refieren a la encefalización humana debido a una mayor capacidad de enfriamiento del cerebro como la "teoría del radiador". Referencia

También se considera que los bostezos y los jadeos son mecanismos para reducir la temperatura cerebral.


La biología de emborracharse


Imagen de The Hangover cortesía de Film Drunk

Es algo que los seres humanos hemos estado haciendo durante años, y tiene muchos nombres: emborracharse, enyesar, desperdiciar, albergar, tirar a la basura, enlatar, botar a la basura y, por supuesto, emborrachar, o, como a menudo se escribe en los mensajes de texto, durnkk . Sin embargo, resulta que el término más correcto es "intoxicación", ya que el alcohol, de cualquier tipo, en realidad, no solo Smirinoff Ice, es literalmente tóxico.

El ingrediente activo del alcohol es el etanol, una toxina que produce efectos en su cuerpo que pueden ser buenos, no buenos y muy muy malos, y generalmente en ese orden. Si eres como nosotros, te despiertas después de una gran noche y piensas "¿Qué diablos acaba de pasar?" Entendemos que probablemente te refieres a por qué hay un cono de carretera en tu cama y tu pie está en una bolsa de Lay's KC Masterpiece, pero por el bien de la discusión, supongamos que en realidad te refieres a "WTF acaba de ocurrir dentro de mi cerebro en un nivel con respecto al consumo de alcohol a base de etanol ”.

De hecho, todo comienza con el etanol. Bueno, técnicamente comienza con un paquete de 30 comprado en el Arco, pero el etanol es donde las cosas comienzan a ponerse feas. A medida que bebe, el etanol se absorbe en el torrente sanguíneo y trabaja en su cerebro. A través de una variedad de interacciones químicas que requerirían muchas más páginas y casi $ 150,000 de doctorado para explicar, el etanol reduce el efecto de un neurotransmisor excitador conocido como glutamato. Si se puso bizco leyendo "neurotransmisor excitador", no se preocupe. Eso es normal.

En términos sencillos, el glutamato trabaja para mantener su cerebro al día: mantiene el estado de alerta, las reacciones y resulta, la creación de memoria. Cuando aparece etanol y golpea el glutamato en la cara, esas cosas se ven afectadas negativamente, lo que resulta en una coordinación moderada, dificultad para hablar, quitarse los pantalones, etc. como un pedido de treinta y cinco dólares en Del Taco.

Ahora, todos estamos de acuerdo en que el alcohol en dosis moderadas es algo bueno. Es un relajante y puede producir sentimientos de euforia, inhibición reducida y una mejora percibida de los movimientos de baile y la narración de chistes, todos los cuales son grandes positivos en su mayor parte.

Pero el alcohol es una amante terriblemente voluble. Hay una línea muy fina que caminar cuando se trata de beber, y si se cruza, pasa rápidamente de Lo bueno a lo malo y luego a Lo feo. Literalmente.

Verá, algo de ese golpe de glutamato desciende en las partes de su cerebro que controlan el juicio y la búsqueda de placer. Aquí es donde beber en exceso conduce al efecto de gafas de cerveza, a menudo denominado más adelante "arrepentimiento". A medida que disminuye su capacidad cognitiva y aumenta su búsqueda de placer, llega un punto en el que su cerebro se declara Rey de Awesometime y Alcalde de Pleasuretown, y decide que la mujer / manatí sentada en la barra con el martini de manzana lo hará admirablemente. Por suerte para ti, el etanol ya se ha salido con la suya con los centros de memoria de tu cerebro, por lo que no recordarás salirte con la tuya con la bestia marina. También es la razón por la que por la mañana, cuando pones tu cerebro frente al panel y le preguntas qué demonios estaba pensando, Jesus H. Fuckery responde: "En serio, no tengo ni idea".

Y, por último, están las secuelas, y no estamos hablando de un desayuno incómodo. El alcohol te deshidrata. Esto no es tan malo cuando estás bebiendo, pero resulta ser una perra que derrite la cara por la mañana. La deshidratación, junto con la hipoglucemia (bajo nivel de azúcar en la sangre), una deficiencia de vitamina B12 y las toxinas de acetaldehído que quedan de la metabolización del alcohol, probablemente influyen en hacer que quieras rogar por el dulce abrazo de la muerte en lugar de soportar otro momento de & # 8220 veisalgia & # 8221: también conocido como resaca.

Ahí lo tienes, los efectos biológicos de tu sábado por la noche. En una nota de despedida, intente esto la próxima vez que sea golpeado ... justo antes de acostarse, machaque un vaso de agua, sin hielo. Lo ideal sería que fueran dos. Su resaca disminuirá en gran medida, si no ausente. Gracias más tarde.


Raymond Tallis, ex profesor de medicina geriátrica en la Universidad de Manchester y autor

Sí, por supuesto, todo sobre nosotros, desde la sensación más simple hasta el sentido del yo más elaborado, requiere un cerebro en algún tipo de funcionamiento. Quita tu cerebro y explota tu coeficiente intelectual. De ello no se sigue que nuestros cerebros sean la historia completa de nosotros, ni que la mejor manera de entendernos a nosotros mismos sea mirar "el sustrato neuronal del que estamos compuestos".

Esto se debe a que no somos cerebros independientes. Somos parte de una comunidad de mentes, un mundo humano, que está alejado en muchos aspectos de lo que se puede observar en los cerebros. Incluso si esa comunidad se originó en última instancia en los cerebros, este fue el trabajo de billones de cerebros durante cientos de miles de años: los cerebros individuales actuales son simplemente la entrada al drama de la vida social, no al drama en sí. Intentar comprender la comunidad de mentes en la que participamos mediante la obtención de imágenes del tejido neural es como tratar de escuchar el susurro de los bosques aplicando un estetoscopio a una bellota.

Por supuesto, la actividad cerebral está automatizada y, como usted dice, se ejecuta "bajo el capó de la conciencia consciente", pero esto no significa que seamos autómatas o que seamos en gran parte inconscientes de las razones por las que hacemos las cosas. Si, como lo pones en Incógnito, "el tú consciente es el jugador más pequeño del cerebro" hasta el punto de que incluso nuestras decisiones más importantes y personales, como la elección del cónyuge, el lugar de residencia o la ocupación, están dirigidas por mecanismos cerebrales de los que no somos conscientes. ¿Cómo te habrías dado cuenta de esta falta de conciencia para escribir sobre ella en tu libro? Incógnito (que por cierto muestra poca evidencia de haber sido escrito por un autómata)?


Los cerebros se limpian de toxinas durante el sueño

Mientras el cerebro duerme, elimina las toxinas dañinas, un proceso que puede reducir el riesgo de Alzheimer, dicen los investigadores.

Durante el sueño, el flujo de líquido cefalorraquídeo en el cerebro aumenta drásticamente, eliminando las proteínas de desecho dañinas que se acumulan entre las células cerebrales durante las horas de vigilia, encontró un estudio en ratones.

"Es como un lavavajillas", dice el Dr. Maiken Nedergaard, profesor de neurocirugía en la Universidad de Rochester y autor del estudio en Ciencias.

Los resultados parecen ofrecer la mejor explicación hasta ahora de por qué los animales y las personas necesitan dormir. Si esto también es cierto en los humanos, podría ayudar a explicar una asociación misteriosa entre los trastornos del sueño y las enfermedades cerebrales, incluido el Alzheimer.

Nedergaard y un equipo de científicos descubrieron el proceso de limpieza mientras estudiaban los cerebros de ratones dormidos.

Los científicos notaron que durante el sueño, el sistema que hace circular el líquido cefalorraquídeo a través del cerebro y el sistema nervioso estaba "bombeando líquido al cerebro y extrayendo líquido del cerebro a un ritmo muy rápido", dice Nedergaard.

El equipo descubrió que este aumento del flujo era posible en parte porque cuando los ratones se iban a dormir, sus células cerebrales en realidad se contraían, lo que facilitaba la circulación del líquido. Cuando un animal se despertó, las células cerebrales volvieron a agrandarse y el flujo entre las células se redujo a un goteo. "Es casi como abrir y cerrar un grifo", dice Nedergaard. "Es así de dramático".

El equipo de Nedergaard, que está financiado por el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares, había demostrado previamente que este líquido se llevaba los productos de desecho que se acumulan en los espacios entre las células cerebrales.

El proceso es importante porque lo que se elimina durante el sueño son proteínas de desecho que son tóxicas para las células cerebrales, dice Nedergaard. Esto podría explicar por qué no pensamos con claridad después de una noche de insomnio y por qué una falta prolongada de sueño puede matar a un animal o una persona, dice.

Entonces, ¿por qué el cerebro no hace este tipo de tareas domésticas todo el tiempo? Nedergaard cree que se debe a que limpiar requiere mucha energía. "Probablemente no sea posible que el cerebro se limpie a sí mismo y, al mismo tiempo, sea consciente del entorno, hable, se mueva, etc.", dice.

El proceso de limpieza del cerebro se ha observado en ratas y babuinos, pero aún no en humanos, dice Nedergaard. Aun así, podría ofrecer una nueva forma de comprender las enfermedades del cerebro humano, incluido el Alzheimer. Esto se debe a que uno de los productos de desecho que se eliminan del cerebro durante el sueño es el beta amiloide, la sustancia que forma placas pegajosas asociadas con la enfermedad.

Probablemente no sea una coincidencia, dice Nedergaard. "¿No es interesante que el Alzheimer y todas las demás enfermedades asociadas con la demencia estén relacionadas con los trastornos del sueño?", Dice.

Los investigadores que estudian la enfermedad de Alzheimer dicen que la investigación de Nedergaard podría ayudar a explicar una serie de hallazgos recientes relacionados con el sueño. Uno de estos implica cómo el sueño afecta los niveles de beta amiloide, dice Randall Bateman, profesor de neurología de la Universidad de Washington en St. Louis que no participó en el estudio.

"Las concentraciones de beta amiloide continúan aumentando mientras una persona está despierta", dice Bateman. "Y luego, después de que las personas se van a dormir, esa concentración de beta amiloide disminuye. Este informe proporciona un hermoso mecanismo por el cual esto puede estar sucediendo".

El informe también ofrece una sugerente sugerencia de un nuevo enfoque para la prevención de la enfermedad de Alzheimer, dice Bateman. "Aumenta la posibilidad de que uno pueda realmente controlar el sueño de una manera que mejore el aclaramiento de beta amiloide y ayude a prevenir la amiloidosis que creemos que puede conducir a la enfermedad de Alzheimer".


La ciencia detrás de cómo aprendemos nuevas habilidades

Aprender nuevas habilidades es una de las mejores formas de hacer que usted sea comercializable y feliz, pero en realidad hacerlo no es tan fácil como parece. La ciencia detrás de cómo aprendemos es la base para aprender nuevas habilidades. A continuación, le mostramos lo que sabemos sobre el aprendizaje de una nueva habilidad.

Nuestros cerebros son todavía un poco misteriosos. Es probable que en los próximos años aprendamos cómo funciona nuestro cerebro, pero estamos empezando a tener una mejor idea de cómo aprendemos cosas nuevas. Con ese fin, comencemos por hablar sobre lo que sucede en su cerebro a medida que adquiere un nuevo conjunto de habilidades antes de pasar a algunas de las formas científicamente efectivas de aprender.

Cómo cambia su cerebro a medida que aprende una nueva habilidad

Cada vez que aprendes algo nuevo, tu cerebro cambia de una manera bastante sustancial. A su vez, esto hace que otras partes de su vida sean más fáciles porque los beneficios de aprender van más allá de ser bueno en algo. Como señala The New Yorker, aprender una nueva habilidad tiene todo tipo de beneficios inesperados, incluida la mejora de la memoria de trabajo, una mejor inteligencia verbal y un aumento de las habilidades lingüísticas.

Del mismo modo, a medida que aprende una nueva habilidad, la habilidad en realidad se vuelve más fácil de hacer. La Universidad de Cornell explica lo que está sucediendo & # x27s:

Específicamente, el entrenamiento resultó en una disminución de la actividad en las regiones del cerebro involucradas en el control y la atención con esfuerzo que se superponen estrechamente con el control frontoparietal y las redes de atención dorsal. Sin embargo, se encontró una mayor actividad después del entrenamiento en la red predeterminada que está involucrada en actividades de autorreflexión, incluida la planificación futura o incluso el soñar despierto. Por lo tanto, el dominio de las habilidades se asocia con una mayor actividad en áreas que no participan en el desempeño de las habilidades, y este cambio puede detectarse en las redes cerebrales a gran escala.

Esencialmente, cuanto más experto se vuelve en una habilidad, menos trabajo tiene que hacer su cerebro. Con el tiempo, una habilidad se vuelve automática y no necesitas pensar en lo que estás haciendo. Esto se debe a que su cerebro se fortalece con el tiempo a medida que aprende esa habilidad. Scientific American lo desglosa todo así:

Muchos eventos diferentes pueden aumentar la fuerza de una sinapsis cuando aprendemos nuevas habilidades. El proceso que mejor entendemos se llama potenciación a largo plazo, en el que la estimulación repetida de dos neuronas al mismo tiempo fortalece el vínculo entre ellas. Una vez que se establece una conexión fuerte entre estas neuronas, es más probable que estimular la primera neurona excite la segunda.

Además de hacer que las sinapsis existentes sean más sólidas, el aprendizaje hace que el cerebro crezca. Las imágenes ópticas permiten a los investigadores visualizar este crecimiento en animales. Por ejemplo, cuando una rata aprende una habilidad difícil, como buscar por un agujero una bolita de comida, en cuestión de minutos, nuevas protuberancias, llamadas espinas dendríticas, crecen en las sinapsis de su corteza motora, la región que permite a los animales planificar y ejecutar. movimientos.

Cuantas más conexiones se formen entre neuronas, más aprendemos y más información retenemos. A medida que esa conexión se fortalece, menos tenemos que pensar en lo que estamos haciendo, lo que significa que podemos mejorar en otras facetas de un conjunto de habilidades.

Todavía estamos aprendiendo sobre el aprendizaje. Entonces, aunque podemos ver cómo las habilidades de aprendizaje afectan al cerebro, todavía estamos investigando exactamente por qué sucede y todos los beneficios de hacerlo. Como dice el viejo refrán, la práctica hace al maestro, pero la forma en que practicamos es tan importante como si estuviéramos practicando.


Crea un modelo del cerebro usando arcilla, plastilina, espuma de poliestireno, materiales reciclables, comida, etc. Crea un cerebro completo o usa un atlas cerebral y crea secciones transversales del cerebro en diferentes niveles. Use diferentes colores para indicar diferentes estructuras.

  • Arcilla o plastilina o espuma de poliestireno o reciclables (tapas de botellas, tazas, botones, etc.) O Alimentos (frutas, caramelos)
  • Una imagen o diagrama del cerebro.

Aquí hay dos recetas para la construcción de un cerebro modelo:

Receta 1 (del Pacific Science Center y Group Health Cooperative en Seattle, WA)

  • 1.5 tazas (360 ml) de hojuelas de papa instantáneas
  • 2,5 tazas (600 ml) de agua caliente
  • 2 tazas (480 ml) de arena limpia
  • Bolsa ziplock de 1 galón

Receta 2 (de BrainLink)

  • 2 tazas de agua
  • 2 tazas de harina
  • 4 cucharaditas de crémor tártaro
  • Un cuarto de taza de aceite vegetal
  • 1 taza de sal
  • colorante rojo para la comida

Lesión cerebral a nivel celular

Las neuronas reciben, procesan e integran continuamente información de todo el cuerpo, incluido el cerebro, y envían señales a otras neuronas y células de la periferia. Las neuronas no funcionan de forma aislada; forman circuitos intrincados, cuya función está directa o indirectamente influenciada por todos los demás componentes celulares del tejido cerebral. La lesión cerebral afecta los circuitos neuronales al causar la muerte de neuronas y células gliales y destruir las conexiones entre ellas. Esto incluye las extensiones celulares (dendritas y axones) a través de las cuales las neuronas reciben y emiten señales por medio de moléculas llamadas neurotransmisores. La lesión cerebral a menudo conduce a una acumulación excesiva de neurotransmisores en el tejido cerebral, en particular glutamato, que puede sobreestimular las neuronas y causar la muerte neuronal.

Un número limitado de neuronas responsables de tareas específicas realizan muchas funciones del cerebro. Una región específica del cerebro controla los músculos que mueven la mano, por ejemplo, mientras que otro grupo de neuronas controla los músculos involucrados en el habla, y otra región procesa la información de nuestro sistema auditivo para que podamos entender el lenguaje hablado. Esta localización muy específica de funciones dentro del cerebro es la razón por la que las lesiones en diferentes regiones del cerebro provocan síntomas variados.

Es importante destacar que el cerebro puede limitar la propagación del daño formando una cicatriz glial que sella la región dañada. 1-4 Las células gliales (astrocitos, oligodendrocitos y microglía) son particularmente importantes en este proceso. Los astrocitos producen glucosa y otros nutrientes, además de respaldar la viabilidad de las células supervivientes. Los investigadores que estudian la lesión cerebral han reducido la activación de los astrocitos provocada por la lesión en los modelos experimentales de ratones 5-7 y encontraron que el daño resultante fue mayor que el daño en animales con astrocitos que responden plenamente, lo que implica que los astrocitos protegen en las lesiones cerebrales. 8, 9

Los investigadores están dando a los astrocitos, que antes se consideraban solo el pegamento que llenaba el espacio entre las neuronas, una atención cada vez mayor. Desde hace mucho tiempo conocen la importancia de los astrocitos para mantener la estabilidad del entorno cerebral (homeostasis), proporcionar nutrición a las neuronas y reciclar los neurotransmisores. Más recientemente, los investigadores demostraron que los astrocitos también controlan muchos aspectos funcionales del cerebro en la salud y la enfermedad. Estos incluyen el control del flujo sanguíneo, 10 la inducción y el control funcional de las sinapsis neuronales, 11, 12 y los procesos de plasticidad y regeneración. 2, 4 Para obtener más información, consulte el cuadro uno.


Enfermedad de Alzheimer y # 8217

Caracterizado por el deterioro cognitivo, el Alzheimer conduce a una disminución de las capacidades intelectuales de una persona y puede provocar cambios en la personalidad y el comportamiento. A través de la neurociencia aplicada a los animales, los investigadores han descubierto que la pérdida de memoria asociada a la edad podría ser reversible utilizando un enfoque de transferencia genética.

En estudios con monos, los científicos han identificado que las neuronas de control en un área del cerebro se encogen con la edad y dejan de producir las sustancias químicas reguladoras que afectan la capacidad de razonamiento y la memoria. Al insertar un factor de crecimiento nervioso en las células y reinyectarlas en el cerebro de los monos, los científicos pudieron restaurar el recuento y la función de las células, proporcionando información invaluable sobre el potencial para el tratamiento de los trastornos relacionados con la edad en los seres humanos (Instituto Nacional de Envejecimiento 2019).


Bostezamos más cuando hace frío

La teoría de Gallup predice que el aire exterior más frío debería enfriar el cerebro mejor que el aire caliente. Por lo tanto, el cuerpo debe bostezar más cuando el aire está frío y bostezar menos cuando el aire está caliente.

¿Dónde mejor probar esto que en Tucson, Arizona? El equipo de Gallup fue allí dos veces: una en invierno, cuando hacía un frío de 71.6 grados F afuera, y una vez a principios del verano, cuando hacía 98.6 grados F.

Los investigadores pidieron a 80 peatones que miraran fotografías de personas bostezando. Es bien sabido que las personas a menudo bostezan cuando ven a otros bostezar.

Efectivamente, en el clima más fresco, el 45% de las personas bostezaban cuando miraban las imágenes. Pero en un clima más caluroso, solo el 24% de las personas bostezaban. Además, las personas bostezaban más si habían estado afuera más tiempo en el clima frío, y bostezaban menos si habían estado afuera más tiempo en el clima cálido.

Estos resultados imitaron un estudio anterior en el que el equipo de Gallup mostró que los periquitos periquitos bostezaban más en temperaturas frías que en temperaturas cálidas. Y apoyó un estudio con ratas en el que los cerebros de las ratas se enfriaron un poco cuando los animales bostezaban.


Estimaciones recientes sugieren que el cerebro adulto promedio contiene aproximadamente 86 mil millones de células nerviosas, también llamadas neuronas. Las neuronas son los mensajeros de nuestro cerebro, que transportan información y se comunican con nuestros órganos sensoriales, nuestros músculos y entre nosotros.

Investigaciones recientes han demostrado que la creencia de que hay 10 células gliales por cada neurona es falsa. La relación está más cerca de 1: 1. Las células gliales constituyen aproximadamente la mitad del cerebro y la médula espinal, aunque esta proporción puede variar de un lugar a otro.

Las células gliales realizan una variedad de funciones, que incluyen actuar como un pegamento para mantener unidas las neuronas. También realizan funciones de limpieza limpiando el exceso de neurotransmisores y apoyando el crecimiento sináptico.

Hay varios tipos diferentes de células gliales: astrocitos, oligodendrocitos, microglia, células ependimarias, células gliales radiales, células satélite y células de Schwann.