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Bailarines irlandesas en el Millennium Bridge de Londres. CORDON PRESS

Divulgación

¿Qué es la sincronización espontánea?

Existe en el mundo animal y en las células que envían impulsos eléctricos al corazón. Su ausencia está en el origen del Parkinson.

La sincronización espontánea es una de las formas de organización más misteriosas que ocurren en la naturaleza. Si asistimos a un concierto de música clásica es interesante notar cómo emerge una melodía sincronizada de forma espontánea por un colectivo de músicos, cada uno con sus respectivos instrumentos, dirigidos por su director. Esta sincronización espontánea que aparece en un colectivo, no siempre necesita ser dirigida por alguien particular, ya que por ejemplo, cuando termina el concierto y empezamos a aplaudir, después de un comienzo descoordinado, al cabo de un cierto tiempo se escucha un aplauso sincronizado en la sala.

Este fenómeno que aparece a nivel de colectivo humano, también se observa a nivel de colectivo animal. Vean si no, el baile de los pájaros starlings, cómo asombrosamente, pese a ser un colectivo formado por miles de ellos, jamás colisionan entre sí debido a su sincronización espontánea. Otro ejemplo evidente de sincronización espontánea se da en una clase de luciérnagas machos en el sureste de Asia que emiten un destello perfectamente sincronizado tratando de atraer a las hembras.

Pero la pregunta es: Y a escala celular, ¿se observa este tipo de sincronización espontánea?

La respuesta es que sí, un ejemplo lo tenemos en las células marcapasos, que son las que controlan los latidos del corazón.
Cada latido es controlado por miles de células marcapasos que envían impulsos eléctricos que estimulan las células del corazón, haciendo que se contraiga o se relaje a un ritmo perfectamente sincronizado. Por tanto, vemos cómo la sincronización espontánea es un efecto natural, capaz de generar un orden espontáneo dentro del desorden entrópico del universo.

Con un simple experimento de metrónomos sincronizados se puede observar que un colectivo de elementos individuales, no necesita ser biológico, puede producir una sincronización espontánea, ya que el fenómeno se produce de forma más básica, originado simplemente por un intercambio de energía entre los elementos individuales del colectivo.

El experimento consiste en colocar unos metrónomos inicialmente en una plataforma fija donde no pueden intercambiar energía, de ahí que nunca lleguen a sincronizarse. Pero si los situamos ahora en una plataforma inestable se produce un intercambio de energía entre ellos y, por tanto, al cabo de un cierto tiempo, la sincronización ocurre de forma espontánea, oscilando todos a la misma frecuencia.

Este efecto tan peculiar volvió locos a los ingenieros del puente oscilante Millenium Bridge en Londres, pues el día de su inauguración cuando las personas (metrónomos) comenzaron a caminar por el puente (plataforma inestable), al cabo de un cierto tiempo comenzaron a andar de forma sincronizada para no caerse; esto generó una frecuencia de oscilación que resonaba con la de frecuencia de oscilación del puente, aumentando la amplitud del movimiento del mismo, y por tanto generando el pánico en los turistas que caminaban por él.

Como ya habréis podido observar en estos ejemplos, la sincronización espontánea que aparece de forma natural, y que es esencial para la supervivencia animal, en determinados momentos puede resultar un grave problema.

Y uno de estos problemas lo padecen los enfermos de Parkinson, debido a la pérdida inexplicable de dopamina en el cerebro.
La base fisiológica de la enfermedad de Parkinson es la disfunción del Sistema de los ganglios basales (GB) debido a la depleción de dopamina, su principal modulador.

Es la dopamina la sustancia que permite que estos subsistemas que forman el GB, no se acoplen entre sí, y no lleguen nunca a sincronizarse, generando estas oscilaciones anómalas, que se piensa que son las causantes de los temblores no voluntarios en manos y piernas de los enfermos de Parkinson.

La pregunta es si hay alguna manera de reestablecer los niveles de dopamina en el cuerpo de forma artificial por medio de medicamentos. Y la respuesta es que sí, se trata del medicamento Levodopa, el fármaco más eficaz contra la enfermedad, y que de algún modo hace la función de la dopamina.

Este año la Federación de Drogas y Consumo (En Ingles, FDA), lo que viene a ser la agencia de medicamentos en EE UU, ha aprobado la Levodopa INBRIJA. Así que no es descabellado que a finales de 2019 este inhalador de Levodopa pueda estar disponible en las farmacias europeas.

Esta forma novedosa de administración del medicamento se ha demostrado especialmente eficaz para rescatar a los pacientes de los periodos OFF gracias a su mayor rapidez de absorción en sangre de la Levodopa sin tener que pasar por el estómago.

La Levodopa no tiene un efecto permanente. Actúa sobre algunos receptores de la dopamina, pero finalmente estos receptores pueden verse afectados por la neurodegeneración, o bien se vuelven hipersensibles. Recordemos que hasta el día de hoy el Parkinson es una enfermedad que no tiene cura.

Si el medicamento falla, una de las técnicas eficaces para cancelar estas oscilaciones no deseadas es la denominada estimulación cerebral profunda. Esta técnica consiste en realizar una operación quirúrgica en la que se insertan unos electrodos en la parte afectada de los ganglios basales, y mediante impulsos eléctricos se trata de eliminar estos temblores no voluntarios.

La operación se hace con el paciente despierto, ya que se tiene que saber muy bien dónde se han de situar los electrodos para eliminar el temblor, o la disfunción que posea (imposibilidad de levantar las piernas, etc). Con esta técnica, aunque consigue resultados asombrosos, no se llega por el momento a curar el Parkinson, ya que no se ha descubierto hasta el momento la técnica perfecta para evitar esta sincronización espontánea en el GB, que es lo que justamente hace la dopamina.

Jose Luis Vega es neurocientífico y trabaja en Ensayos Clínicos.

2 Comments

2 Comments

  1. Diego

    07/05/2019 at 13:57

    Vaya pedazo de lección, y que bien introducida desde los ejemplos cotidianos.

  2. Perikorro

    07/05/2019 at 14:50

    Ojalá se hubiera sabido todo esto hace años…

    Gran artículo Jose!!!

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