Cómo funciona la red invisible del cerebro que controla y alimenta cada decisión, según un estudio

Un equipo internacional logró explicar con mayor claridad cómo el cerebro ajusta, segundo a segundo, la sangre que recibe. El trabajo fue liderado por el profesor David Kleinfeld y el investigador posdoctoral Ji Xiang, de la Universidad de California- San Diego.

Los resultados fueron publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences y aportan una explicación integral sobre cómo la red de vasos sanguíneos cerebrales logra redistribuir el flujo con una precisión que hasta ahora no se comprendía del todo.

Un problema difícil de resolver

El cerebro representa apenas el 2% del peso corporal, pero consume alrededor del 20% de la energía total del organismo. Esa demanda exige un suministro constante de oxígeno y glucosa. Sin embargo, no todas las regiones trabajan al mismo tiempo. Cuando una persona lee, recuerda un nombre o mueve una mano, ciertas áreas se activan más que otras y necesitan un aumento inmediato de sangre.

Durante años, los científicos entendieron que los vasos podían dilatarse (ensanchase) para permitir el paso de mayor cantidad de sangre. Pero lo que no estaba claro era cómo ese ajuste local afectaba al resto de la red. ¿Qué ocurre cuando un vaso cambia su diámetro? ¿El efecto se limita a esa zona o repercute en sectores más amplios?

Para responderlo, el equipo desarrolló un modelo matemático que simula el comportamiento de la red completa. El modelo no analiza un vaso aislado, sino la arquitectura global del sistema vascular. A partir de datos reales sobre cómo están conectados los vasos en el cerebro, los investigadores pudieron predecir qué sucede cuando se altera uno de ellos.

Una red que parece caótica, pero sigue reglas precisas

A simple vista, la red vascular cerebral parece un entramado irregular. Las arterias se dividen en arteriolas, que a su vez se ramifican en capilares extremadamente finos, por donde los glóbulos rojos circulan prácticamente en fila.

Para visualizarlo mejor, es útil compararlo con el tránsito urbano. No todas las calles tienen la misma influencia sobre el movimiento general. Existen avenidas estratégicas que condicionan la circulación de muchas otras. Si se modifica una vía secundaria, el impacto puede ser pequeño. Pero si se altera una arteria principal, el efecto se multiplica.

El modelo mostró justamente eso: no cualquier vaso puede modificar el flujo global. Solo ciertos segmentos, ubicados en posiciones clave dentro de la red, tienen esa capacidad.

Los capilares de transición: puntos estratégicos

Uno de los hallazgos centrales fue la identificación del papel de los llamados “capilares de transición”. Estos vasos se encuentran justo después de las arteriolas, en el momento en que la sangre comienza a repartirse hacia zonas más pequeñas del tejido cerebral.

El modelo predijo que la dilatación aislada de un vaso cualquiera tiene un efecto limitado. En cambio, cuando varios capilares de transición se dilatan de manera coordinada, el cambio en el flujo sanguíneo es robusto y predecible en toda la red.

Para validar esta predicción, el equipo realizó experimentos con microscopía confocal de campo de luz, una técnica avanzada que permite obtener imágenes muy detalladas y nítidas de células y tejidos vivos en distintas profundidades.

Lograron rastrear el movimiento de células sanguíneas individuales en la corteza cerebral con una precisión espacial de dos micras y una resolución temporal de apenas catorce milisegundos. En total, analizaron más de un millón de trayectorias en una red que incluía más de 3.000 ramificaciones interconectadas.

Pericitos: las “válvulas vivas” del sistema

En los puntos donde un vaso se divide en dos —las bifurcaciones— los investigadores observaron la presencia frecuente de pericitos, células que rodean los capilares. Estas células pueden influir en el diámetro del vaso, facilitando su contracción o relajación.

Su ubicación no es aleatoria. Los pericitos se concentran especialmente en nodos divergentes, es decir, en los puntos donde un vaso sanguíneo se bifurca y da origen a varias ramificaciones más pequeñas, cercanos a arteriolas penetrantes. Allí actúan como pequeñas válvulas biológicas que ayudan a regular la distribución de sangre a microescala.

El estudio también reveló que la arquitectura vascular exige coordinación: si solo un segmento cambia, el sistema compensa. Pero cuando los puntos estratégicos se activan de manera conjunta, el efecto se propaga con coherencia por la red.

Otro hallazgo relevante fue que el flujo sanguíneo puede mostrar correlaciones —e incluso anticorrelaciones— entre segmentos alejados. Es decir, si aumenta la circulación en una zona, puede disminuir en otra como parte de un equilibrio global.

Además, el análisis detallado mostró que en las bifurcaciones puede producirse una separación estocástica entre el suero y las células sanguíneas, dependiendo de las condiciones locales del flujo. Este fenómeno influye en cómo se distribuyen los componentes de la sangre en el tejido.

Implicancias médicas y científicas

Comprender esta dinámica es fundamental para interpretar técnicas como la resonancia magnética funcional, que detecta cambios en la circulación como indicador indirecto de actividad neuronal. Si se conoce mejor cómo se redistribuye la sangre, también se pueden interpretar con mayor precisión las señales que ofrecen estas imágenes.

El trabajo abre además nuevas perspectivas para estudiar trastornos cerebrovasculares y enfermedades en las que la regulación del flujo se ve alterada.

Lejos de ser una red pasiva de conductos, la vasculatura cerebral funciona como un sistema dinámico y coordinado. El flujo no depende de un único vaso, sino de la interacción entre la estructura global de la red y la acción localizada de células especializadas.

Como un sistema de riego automatizado que abre y cierra compuertas en puntos estratégicos, el cerebro ajusta su suministro de sangre con una precisión sorprendente. El estudio liderado por Kleinfeld y Xiang aporta una pieza clave para entender cómo logra ese equilibrio delicado que sostiene cada pensamiento, recuerdo y movimiento.