¿Por qué no se perciben los sonidos bajo anestesia?

El propósito de la anestesia es poner al cerebro en un estado inconsciente en el que no se perciben estímulos como los sonidos. En este estado, las neuronas de la corteza auditiva siguen siendo estimuladas por los sonidos, pero estos últimos no son percibidos por el cerebro. Científicos del Institut Pasteur, el CNRS y la Université Paris-Saclay han revelado un nuevo mecanismo neuronal que acompaña la transición de un estado de percepción consciente a un estado de inconsciencia bajo anestesia.

Se utilizó una técnica de imagen óptica de vanguardia, la microscopía multifotónica, para observar la actividad de casi mil neuronas en la corteza auditiva durante la transición de un estado de vigilia a un estado de anestesia, en un modelo de ratón.

Los resultados indican que en el estado de vigilia, algunos ensamblajes de neuronas responden a los sonidos y otros se activan espontáneamente (lo que demuestra una actividad cerebral continua). Pero bajo anestesia, los ensamblajes de neuronas que responden a los sonidos no se distinguían de las neuronas espontáneamente activas. En el estado de inconsciencia producido por el anestésico, la corteza cerebral enmascara las entradas sensoriales con su propia actividad «espontánea».

Estos hallazgos, publicados en la revista Nature Neuroscience, abren nuevas posibilidades para modelar estados de vigilancia.

La pregunta del millón

¿Por qué la corteza auditiva se activa cuando un sonido llega al oído de una persona o animal anestesiado, pero bajo anestesia no hay percepción consciente de los sonidos en los humanos?

Anteriormente, esta pregunta era imposible de resolver porque las mediciones disponibles de la actividad neuronal solo brindaban información sobre la actividad de neuronas individuales o pequeños conjuntos de neuronas registradas de forma aislada dentro de las vastas redes neuronales que forman la corteza. Estos datos no pudieron ofrecer una visión general de la actividad coordinada de las redes neuronales. Se utilizaron otros conjuntos de datos recopilados a nivel cerebral para deducir la actividad promedio de estas grandes redes, pero no ofrecieron detalles sobre ellas. Así que no fue posible extraer suficiente información sobre la actividad de la corteza para medir las diferencias fundamentales en las respuestas sensoriales entre la vigilia y la anestesia.

En este estudio, los equipos dirigidos por Brice Bathellier (Dinámica del Sistema Auditivo y Procesamiento Multisensorial/Inserm) en el Instituto Auditivo, un centro del Institut Pasteur, y por Alain Destexhe (Instituto de Neurociencias Paris-Saclay/CNRS/Univ. Paris-Saclay) utilizó una técnica de grabación óptica (imágenes de calcio a través de microscopía multifotónica) para monitorear la actividad de ensamblajes de casi mil neuronas en la corteza auditiva durante la vigilia y la anestesia en ratones. Luego, los científicos utilizaron métodos matemáticos para estudiar los perfiles de los ensamblajes de neuronas activados en respuesta a una serie de sonidos variados. Estas novedosas observaciones revelaron que aunque las neuronas se activan con sonidos tanto en estado de vigilia como bajo anestesia, los ensamblajes involucrados en los dos estados son completamente diferentes.

También demostraron que la corteza es una estructura constantemente activa, incluso en ausencia de estimulación. Al comparar esta actividad «espontánea» con la actividad evocada por los sonidos, los científicos hicieron una observación adicional. Mientras que durante la vigilia, los conjuntos de neuronas activados por los sonidos difieren de los que se activan espontáneamente, bajo anestesia, los conjuntos de neuronas evocados en respuesta a los sonidos también se activan sistemáticamente de forma espontánea. Entonces, aunque la corteza auditiva responde a la estimulación sonora bajo anestesia, su respuesta es indistinguible de su propia actividad interna.

Paradoja de la percepción auditiva

Estas observaciones sugieren un mecanismo que explicaría la paradoja de la percepción auditiva, y por extensión de la percepción sensorial, bajo anestesia. «La activación de las neuronas en la corteza bajo anestesia no solo es estructuralmente considerablemente diferente de la observada durante la vigilia; lo que es más importante, es prácticamente indistinguible de la actividad espontánea de la corteza. Las respuestas neuronales en la corteza auditiva bajo anestesia son, por lo tanto, efectivas para el resto del cerebro, porque son ahogados por su propio «ruido». Estos resultados también indican que una de las condiciones para la percepción consciente es que la corteza sea capaz de activar conjuntos de neuronas que son distintos de los activados. espontáneamente», explica Brice Bathellier, coautor del estudio.

«En cierto sentido, la corteza cerebral despierta es más 'creativa' porque genera nuevas bases de sonido específicas para la actividad en respuesta a los sonidos, mientras que esta especificidad no parece existir durante la anestesia. Queda por ver si se aplican las mismas conclusiones a otros estados como el sueño», señala Alain Destexhe, co-último autor del estudio.

Estos resultados también ofrecen nuevos conocimientos sobre los mecanismos que subyacen a la percepción consciente de los sonidos u otras señales sensoriales, y allanan el camino para nuevos modelos de procesamiento de información consciente e inconsciente en otras regiones de la corteza cerebral.