Los mamíferos marinos están muy adaptados a vivir bajo el agua. Uno de los aspectos más desafiantes de este entorno es la presión extrema que experimentan los animales a medida que aumenta la profundidad. Esta condición aumenta la necesidad de protección del cerebro contra el flujo sanguíneo pulsátil, algo que experimentan todos los mamíferos.
Un nuevo estudio realizado por Universidad de Columbia Britanica sugiere que los vasos sanguíneos especiales en el cerebro de las ballenas pueden protegerlos de los pulsos causados por nadar.
Existen numerosas hipótesis sobre la función precisa de la “retia mirabilia”, o “red maravillosa”, redes de arterias sanguíneas que rodean el cerebro y columna vertebral de una ballena. Sin embargo, los zoólogos de la UBC ahora creen que tienen la respuesta, y los modelos informáticos respaldan sus afirmaciones.
Al galopar, los mamíferos terrestres como los caballos experimentan "pulsos" en la sangre, donde la presión sanguínea dentro del cuerpo sube y baja con cada paso. En un nuevo estudio, la autora principal, la Dra. Margo Lillie, y su equipo brindan la primera sugerencia de que las ballenas, que nadan con movimientos dorsoventrales, también experimentan el mismo fenómeno. Y es posible que hayan descubierto por qué las ballenas evitan el daño cerebral a largo plazo.
La Dra. Lillie, investigadora asociada emérita en el departamento de zoología de la UBC, dijo: “En todos los mamíferos, la presión arterial promedio es más alta en las arterias o en la sangre que sale del corazón que en las venas. Esta diferencia de presión impulsa el flujo de sangre en el cuerpo, incluso a través del cerebro. Sin embargo, la locomoción puede mover la sangre con fuerza, provocando picos de presión o "pulsos" en el cerebro. La diferencia de presión entre la sangre que entra y sale del cerebro por estos pulsos puede causar daño”.
“El daño a largo plazo de este tipo puede conducir a demencia en los seres humanos. Pero mientras que los caballos se ocupan de las pulsaciones inhalando y exhalando, las ballenas contienen la respiración cuando bucean y nadan. Entonces, si los cetáceos no pueden usar su sistema respiratorio para moderar los pulsos de presión, deben haber encontrado otra forma de lidiar con el problema”.
Los científicos señalaron, “El retia usa un mecanismo de 'transferencia de pulso' para asegurar que no haya diferencia en la presión sanguínea en el cerebro del cetáceo durante el movimiento, además de la diferencia promedio. Esencialmente, en lugar de amortiguar los pulsos que ocurren en la sangre, el retia transfiere el pulso en la sangre arterial que ingresa al cerebro a la sangre venosa que sale, manteniendo la misma 'amplitud' o fuerza del pulso y así, evitando cualquier diferencia en la presión en el cerebro mismo.”
La frecuencia de las aletas fue uno de los factores biomecánicos que los científicos obtuvieron de 11 especies diferentes de cetáceos y lo introdujeron en un modelo informático.
El autor principal, el Dr. Robert Shadwick, profesor emérito del departamento de zoología de la UBC, dijo: “Nuestra hipótesis de que nadar genera pulsos de presión internos es nueva, y nuestro modelo respalda nuestra predicción de que los pulsos de presión generados por la locomoción pueden sincronizarse mediante un mecanismo de transferencia de pulsos que reduce la pulsatilidad del flujo resultante hasta en un 97 por ciento”.
“El modelo podría usarse para hacer preguntas sobre otros animales y lo que sucede con sus pulsos de presión arterial cuando se mueven, incluidos los humanos. La hipótesis aún debe probarse directamente midiendo la presión sanguínea y el flujo en el cerebro de los cetáceos nadadores, esto actualmente no es ética y técnicamente posible, ya que implicaría colocar una sonda en una ballena viva”.
“Tan interesantes como son, son esencialmente inaccesibles. Son los animales más grandes del planeta, posiblemente jamás, y comprender cómo se las arreglan para sobrevivir y vivir y hacer lo que hacen es una pieza fascinante de la biología básica”.
El coautor, el Dr. Wayne Vogl, profesor del departamento de ciencias celulares y fisiológicas de la UBC, dijo, “Comprender cómo responde el tórax a las presiones del agua en profundidad y cómo los pulmones influyen en las presiones vasculares sería un próximo paso importante. Por supuesto, las mediciones directas de la presión arterial y el flujo cerebral serían invaluables, pero técnicamente no son posibles en este momento”.
Referencia de la revista:
- MA Lillie, AW Vogl, et al. Retia mirabilia: Proteger el cerebro de los cetáceos de los pulsos de presión arterial generados por la locomoción. Ciencia:. DOI: 10.1126/ciencia.abn3315
