El apagón del cerebro

La complejidad del cerebro como sistema vivo

Es ampliamente conocido que el sistema nervioso regula diversas funciones —como la cognición, el movimiento y el comportamiento— a través de comunicaciones eléctricas. El órgano central de esta regulación es el cerebro, que, a pesar de representar solo el 2% del peso corporal humano, consume aproximadamente el 20% de la energía total del organismo. Por esta razón, las neuronas —que constituyen cerca del 50% de las células cerebrales— presentan una alta densidad de mitocondrias y participan activamente en la generación de energía que sustenta estas comunicaciones eléctricas, tanto en el sistema nervioso central como en el periférico y entérico, conectando con distintos órganos del cuerpo humano.

Una característica esencial de las neuronas es su limitada capacidad de proliferación tras la etapa embrionaria. Su vida media puede igualar la del propio individuo, y en la adultez, la neurogénesis se restringe a regiones específicas del cerebro. No obstante, esta neurogénesis adulta puede mantenerse a lo largo de la vida, siempre que no se presenten procesos neurodegenerativos.

Recientemente, se ha elaborado un mapa detallado de la distribución de mitocondrias en el cerebro humano, revelando una notable concentración en la corteza prefrontal, una región que nos diferencia significativamente de otros primates, como los macacos. Esta concentración mitocondrial está asociada a la alta densidad neuronal y al elevado consumo energético en esa área. Una parte considerable de dicha energía se emplea en eliminar los subproductos generados por la actividad neuronal. Sin embargo, en cerebros envejecidos, el metabolismo energético disminuye, lo que compromete la eliminación eficiente de estas moléculas. Su acumulación puede derivar en la formación de polímeros aberrantes que favorecen procesos neurodegenerativos.

Durante el envejecimiento cerebral, las mitocondrias experimentan un deterioro funcional, lo que provoca diversos cambios que pueden contribuir a las enfermedades neurodegenerativas relacionadas con la edad. Esta disminución incluye una menor producción de energía, un aumento en la producción de especies reactivas de oxígeno y una disminución de la dinámica mitocondrial. Estos cambios pueden provocar hipometabolismo y contribuir potencialmente a la neuroinflamación, la neurodegeneración y el deterioro cognitivo. Curiosamente, el envejecimiento neuronal suele iniciarse en la corteza prefrontal, lo que se manifiesta como una reducción de la función mitocondrial y un hipometabolismo de la glucosa. Para contrarrestar esta alteración en el metabolismo energético, se han propuesto estrategias como el aumento del acoplamiento del NADH citosólico con las mitocondrias, o la utilización de cuerpos cetónicos como el beta-hidroxibutirato o el lactato. En este sentido el cerebro depende de la glucosa para obtener energía, pero durante el ayuno o en ciertas condiciones, los cuerpos cetónicos pueden servir como una fuente de combustible alternativa, especialmente en el cerebro. Los cuerpos cetónicos pueden mejorar el metabolismo energético cerebral, lo cual es importante para la función cerebral general. Sin embargo, para que las neuronas puedan utilizar dichos cuerpos cetónicos es necesaria la participación de las mitocondrias.

Metáforas para un corolario

Aunque desde un punto de vista epistémico, de normalidad académica, no es equiparable el reciente apagón eléctrico en la Península Ibérica con el deterioro del cerebro humano, desde una perspectiva más literaria puede establecerse un paralelismo: el cerebro actúa como una central nuclear, cuyo principal desafío no es solo la producción de energía, sino también la gestión de los residuos generados y su larga vida operativa, que con el tiempo conlleva una disminución en su eficiencia funcional. Esto plantea la necesidad de buscar vías alternativas de obtención de energía que, a largo plazo, impliquen menos problemas de sostenibilidad.

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– Mosharov EV, Rosenberg AM, Monzel AS, Osto CA, Stiles L, Rosoklija GB, Dwork AJ, Bindra S, Junker A, Zhang Y, Fujita M, Mariani MB, Bakalian M, Sulzer D, De Jager PL, Menon V, Shirihai OS, Mann JJ, Underwood MD, Boldrini M, Thiebaut de Schotten M, Picard M. A human brain map of mitochondrial respiratory capacity and diversity. Nature. 2025; 641:749-758. doi: 10.1038/s41586-025-08740-6.

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Deseamos expresar nuestro más sincero agradecimiento al Profesor Félix Hernández Pérez, catedrático de bioquímica en la Facultad de Ciencias de la UAM, por sus valiosos comentarios y observaciones sobre este breve artículo. Su lectura atenta y sus sugerencias constructivas han contribuido significativamente a mejorar la claridad y el enfoque del texto.

Jesús Avila y Emilio Muñoz son profesores de investigación eméritos del CSIC,  socios fundadores  de la AEAC y miembros de su consejo consultivo.