Cómo el cerebro activa mecanismos específicos para adaptarse al calor, según un estudio

El calentamiento global causa un aumento significativo de la intensidad y frecuencia de las olas de calor, un fenómeno que representa una amenaza importante para la salud pública, según advierte la Organización Mundial de la Salud. Ante este contexto, conocer cómo el organismo puede adaptarse a las altas temperaturas es esencial.

En ese sentido, investigadores de la Universidad de Heidelberg descubrieron que un grupo de células nerviosas en el hipotálamo se activa de forma sostenida en respuesta al calor prolongado, permitiendo que el organismo conserve una temperatura adecuada incluso bajo condiciones extremas.

Es que el calor extremo tiene graves repercusiones para la salud, ya que está vinculado con el incremento de enfermedades cardiovasculares, respiratorias y mentales, de acuerdo a la OMS. Sin embargo, este estudio realizado en modelos animales, dirigido por el profesor Jan Siemens y publicado en Nature Neuroscience, identificó mecanismos neuronales que modifican la actividad cerebral para prolongar la tolerancia a condiciones térmicas desafiantes.

Mecanismos neuronales de adaptación al calor

De acuerdo al trabajo realizado por investigadores de la Universidad de Heidelberg, el cerebro se ajusta al calor prolongado gracias a la actividad de ciertas células del cerebro ubicadas en el hipotálamo, las cuales son esenciales en la regulación de la temperatura corporal en condiciones de calor intenso. Según el comunicado de prensa emitido por la casa de altos estudios, “estas neuronas emisoras de señales constantes son críticas para mantener la temperatura corporal dentro de límites razonables en caso de temperaturas prolongadas”.

Un aspecto destacado del estudio es la adaptación de las neuronas preópticas del hipotálamo, que comienzan a emitir señales con mayor frecuencia cuando se exponen de forma continua al calor. “En ratones que se mantuvieron a 36 grados centígrados durante 30 días, finalmente transmitieron señales de activación a sus vecinos con una frecuencia muy alta: un fuego neuronal continuo desde el centro de medición de temperatura del cerebro”, afirma el comunicado de prensa. Esta constante actividad les permitió mantener su temperatura corporal incluso cuando las temperaturas externas aumentan

Dicho de otro modo, en ratones expuestos a 36 grados centígrados durante 30 días, un subgrupo especial de células nerviosas sensibles al calor en el cerebro, las neuronas preópticas del hipotálamo, comenzó a transmitir señales de activación a sus células vecinas con una frecuencia extremadamente alta. Este fenómeno se manifestó como una actividad neuronal constante desde el centro de medición de temperatura del cerebro.

A diferencia de otras células similares de esta región, estas neuronas no se activan con fases cálidas de duración breve, ya sea de unas horas o días. Sin embargo, cuanto más prolongada es la exposición al calor, mayor es su nivel de actividad, lo que evidencia su reacción explícita al estrés térmico prolongado, según el estudio recientemente publicado.

En los experimentos, tras cuatro días de aclimatación, los ratones lograron resistir temperaturas de 39 grados centígrados durante un promedio de 20 horas. Los no aclimatados, en contraste, solo soportaron seis horas antes de perder la capacidad de mantener su temperatura corporal normal de 37 grados centígrados. Por su parte, aquellos aclimatados durante 30 días demostraron una tolerancia superior, soportando más de 24 horas sin alcanzar valores críticos de temperatura corporal.

En palabras del profesor Siemens, “son precisamente estas células nerviosas en el termostato del cerebro las que garantizan que los ratones, y probablemente otros mamíferos como los humanos, se acostumbren al calor”.

Impacto del calor extremo en la salud

El calor extremo tiene efectos severos en la salud humana, según la Organización Mundial de la Salud (OMS), que lo vincula con un incremento de enfermedades cardiovasculares, respiratorias y mentales; al tiempo que advierte que “los golpes de calor son la primera causa de defunción relacionada con el clima” y señala que, entre 2017 y 2021, la mortalidad asociada a este factor entre mayores de 65 años aumentó un 85%.

En este contexto, el trabajo logró identificar cómo estas células nerviosas “transmitieron señales de activación a sus vecinos con una frecuencia muy alta: un fuego neuronal continuo desde el centro de medición de temperatura del cerebro”. Esta actividad sostenida permite al organismo mantener su temperatura corporal dentro de límites seguros, incluso bajo estrés térmico extremo.

Siemens explicó: “Lo sorprendente es la lenta reacción de las células nerviosas; el cambio tarda varios días en desarrollarse por completo. Otras adaptaciones neuronales son significativamente más rápidas. Desde un punto de vista biológico, esto tiene sentido, porque el cuerpo reacciona al calor de menor duración con mecanismos de protección, como una mayor liberación de calor a través de los vasos sanguíneos de la piel y, en los seres humanos, un aumento de la sudoración. En caso de calor prolongado, también se requieren otras estrategias, como un cambio en el metabolismo de las grasas o en la función cardíaca”.

El hallazgo no solo aclara cómo el sistema nervioso central enfrenta el calor prolongado, sino que también abre la puerta a nuevas estrategias para proteger a las poblaciones vulnerables. Es por eso que Siemens adelantó que el objetivo ahora es investigar “qué vías de señalización se activan y cómo esta información del hipotálamo llega al tejido diana”, una línea de trabajo que podría ser crucial frente al impacto creciente del cambio climático.