La dieta excesiva puede afectar al cerebro

Cuando la batería de tu móvil baja de un cierto porcentaje, se activa automáticamente el modo de ahorro de batería. El brillo de la pantalla se reduce, el teléfono funciona un poco más despacio y probablemente te pierdas las notificaciones de correos electrónicos o WhatsApp. Así, el móvil consigue aguantar algo más de tiempo antes de encontrar un enchufe. Pero, ¿ocurre lo mismo en nuestro cerebro? Un estudio en ratones podría indicar que sí.

Aunque constituye menos del 2 % de nuestra masa corporal, el cerebro consume hasta un 20 % de la energía que ingerimos. Si hay una parte del cuerpo donde tenga sentido un modo de ahorro de energía, es en el cerebro. Efectivamente, cuando tenemos hambre nos resulta más difícil concentrarnos, las decisiones que tomamos son más vulnerables a los prejuicios inconscientes que tengamos y, en definitiva, nuestra atención se orienta hacia cualquier cosa que nos permita obtener comida lo antes posible. Varios experimentos, tanto en ratones como en humanos, lo confirman.

Estos son los efectos del hambre a corto plazo. Pero si la falta de comida se extiende en el tiempo, ¿cómo se adapta el cerebro? El de las moscas desactiva un proceso dedicado a formar recuerdos a largo plazo, al parecer como mecanismo de supervivencia. Y ahora sabemos que los ratones también cuentan con una estrategia para ahorrar energía que afecta a su sistema visual. Los ratones forzados a perder el 15 % de su peso habitual a través de una restricción alimentaria emplean menos energía en el procesamiento visual que los que se alimentan con normalidad. El ahorro de energía trae consecuencias, y afecta negativamente a la precisión con la que ven los ratones.

Ratones a dieta

En el experimento, se restringió la ingesta alimentaria de un grupo de ratones macho durante tres semanas, hasta que perdieron el 15 % de su peso habitual. Mientras tanto, otro grupo de ratones se alimentaba con normalidad. Pero, para evitar que el hambre afectara al resultado del estudio, se alimentaba a los ratones justo antes de las pruebas de visión. Primero, se les mostraron imágenes de barras negras con diferentes orientaciones. Puesto que las neuronas de la corteza visual primaria tienen una orientación preferida a la que responden con un impulso eléctrico, estas imágenes sirvieron para comparar las señales eléctricas de los ratones con y sin restricción alimentaria.

El resultado sorprendió al equipo investigador: por un lado, se veía claramente que las neuronas de los ratones con restricción alimentaria usaban menos cantidad de un compuesto (adenosín trifosfato, o ATP) necesario para su funcionamiento. Es decir, consumían menos energía. Sin embargo, las neuronas se comunicaban al mismo ritmo en ambos grupos de ratones, ya que enviaban el mismo número de impulsos. Tenía que haber un mecanismo que compensara la falta de ATP para preservar el número de impulsos. Buscaron, y encontraron no uno, sino dos procesos complementarios. Las neuronas se volvieron más excitables, y además aumentaron su actividad eléctrica de base para que fuera más fácil alcanzar el umbral que provoca un impulso.

Menos precisión

Pero, a cambio de mantener los impulsos, los ratones con restricción alimentaria perdieron precisión. Las neuronas no distinguían con tanta claridad su orientación preferida, sino que también enviaban impulsos al ver barras en orientaciones cercanas a la preferida. Es más, esta pérdida de precisión no se quedaba en una curiosidad a nivel interno, sino que afectaba también al comportamiento de los ratones. Para comprobarlo, el equipo investigador diseñó un laberinto acuático para los ratones. Se trataba de una cámara con dos pasillos, marcados cada uno con una imagen de barras negras sobre fondo blanco con orientaciones diferentes. Uno de los pasillos tenía una plataforma oculta que los ratones podían usar para salir del agua.

Tanto los ratones con restricción alimentaria como los de alimentación normal aprendieron a asociar la plataforma de salida con una cierta orientación de las barras. Pero, después, se aumentó la dificultad de la tarea para comparar la precisión visual de cada grupo de ratones. Progresivamente, la orientación de las barras correspondientes al pasillo erróneo se fue cambiando para hacerla cada vez más similar a la de las barras correspondientes al pasillo de la plataforma. Como era de esperar, ambos grupos de ratones fallaban más cuanto más similar era la orientación de unas barras y otras. Sin embargo, los ratones con restricción alimentaria mostraron una dificultad particular cuando las barras se diferenciaban en un ángulo de 10º o menos.

Este resultado hace pensar que, ante la falta de alimento, el cerebro desactiva las funciones menos críticas para la supervivencia. Pero, en un giro de guion, resulta que la pérdida de precisión es muy fácil de recuperar, incluso sin recuperar peso. En el experimento, bastó una dosis de la hormona que regula el hambre y la energía corporal (llamada leptina) para que los ratones recuperaran su habilidad de distinguir la orientación de las barras con precisión normal. Al igual que la falta de leptina impulsa a querer comer, el nuevo experimento sugiere que tener niveles bajos de esta hormona indican al cerebro que es necesario ahorrar energía.

Las consecuencias de la malnutrición

Si las conclusiones de este experimento se confirman también en humanos, podrían ayudar a entender las consecuencias de la malnutrición o, incluso, de algunos tipos de dietas, y a averiguar el papel de las hormonas en nuestra percepción del mundo. Lo que está claro es que al cerebro, al menos al de los ratones macho, no le hace falta llegar a pasar hambre para replegarse y ahorrar energía. No está claro si ocurrirá el mismo proceso en los ratones hembra, ya que sus niveles de grasa y sus hormonas se comportan de manera diferente a los de los machos. Pero, en cualquier caso, la conclusión de este estudio tiene una consecuencia crítica para muchos de los experimentos anteriores sobre neuronas en ratones.

Una estrategia muy común para motivar a los ratones a colaborar en este tipo de experimentos es restringir su alimento durante algunas semanas antes de comenzar. Así se les puede premiar con comida cuando realizan las tareas correspondientes. Pero ahora sabemos que esa restricción alimentaria puede haber afectado precisamente a la capacidad neuronal de los ratones en cuestión. Los cambios en el ATP y el mecanismo de compensación pueden ser relevantes en los procesos de aprendizaje y memoria, por eso será importante tener en cuenta las conclusiones de este experimento para diseñar estudios futuros. Quizá los ratones sean más perspicaces de lo que creíamos.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque este experimento se ha centrado en la percepción visual, podría ser que el mecanismo de ahorro de energía en el cerebro afectara también a otros sentidos, por ejemplo el olfato. De hecho, el equipo investigador considera probable que se produzca un efecto similar, en un grado variable, en otras áreas de la corteza cerebral.

REFERENCIAS (MLA):

• Padamsey, Zahid et al. “Neocortex Saves Energy By Reducing Coding Precision During Food Scarcity”. Neuron, vol 110, no. 2, 2022, pp. 280-296.e10. Elsevier BV, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.10.024.
• LaBar, Kevin S. et al. “Hunger Selectively Modulates Corticolimbic Activation To Food Stimuli In Humans.”. Behavioral Neuroscience, vol 115, no. 2, 2001, pp. 493-500. American Psychological Association (APA),https://doi.org/10.1037/0735-7044.115.2.493.