El trabajo va por libre: los vecinos más cercanos estudian las conexiones de sustancia blanca, el empaquetado de las imágenes visuales y los mapas cerebrales de la edad, pero nadie relaciona la pupilometría con los sistemas neuroquímicos a lo largo de la vida. La pupilometría lleva tiempo atrayendo interés como herramienta accesible para evaluar la actividad del locus coeruleus, el primer lugar donde se acumula la proteína tau en la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, la relación de la pupila con el locus coeruleus es inestable y depende del contexto, y los cambios periféricos de la pupila con la edad pueden enmascarar esa relación. Por eso hacía falta una caracterización sólida de la dinámica pupilar y de sus asociaciones con los sistemas de neurotransmisores en adultos de distintas edades.
89 participantes de 19 a 78 años realizaron una tarea de detección de estímulos poco frecuentes dentro de un escáner de resonancia magnética, mientras una cámara infrarroja registraba el diámetro de la pupila a 1000 Hz. La actividad cerebral se midió con resonancia magnética funcional multieco con una resolución de 2 mm. El locus coeruleus se localizó de dos maneras: con un algoritmo bayesiano y con trazado manual. Después se construyeron mapas de correlación entre las series temporales de la pupila y la señal BOLD en cada vóxel, y esos mapas se compararon con 19 mapas PET de densidad de receptores y transportadores de nueve sistemas de neurotransmisores.
Los cambios rápidos de la pupila (la derivada) correlacionaban con la actividad de extensas regiones de la corteza, el cerebelo y el tronco encefálico, y ese mapa correlacionaba positivamente con la densidad del transportador de noradrenalina (NET). El tamaño absoluto de la pupila, una vez descontada la contribución de los cambios, correlacionaba con la densidad de los receptores mu-opioides y cannabinoides CB1. La relación entre los cambios de la pupila y el cerebro era más débil en las personas mayores: el número de vóxeles significativos disminuía con la edad y la correlación con el NET se reducía. En cambio, la relación del tamaño de la pupila con los receptores opioides y cannabinoides no cambiaba con la edad.
El trabajo se distingue de los vecinos en que, por primera vez, separa la señal pupilar en dos componentes independientes, el tamaño y el cambio, y asocia cada uno con sistemas neuroquímicos distintos. Los vecinos estudian aspectos estructurales o cognitivos del envejecimiento, pero no usan la pupila como puente hacia los neuromoduladores. Es la primera comprobación de la hipótesis de que los cambios rápidos de la pupila reflejan la noradrenalina y no el sistema colinérgico, en una muestra adulta que abarca todo el rango vital.
El tema puede avanzar hacia estudios longitudinales en los que la pupilometría se combine con PET del transportador de noradrenalina en personas mayores, para comprobar si el debilitamiento de la relación refleja de verdad una degradación del locus coeruleus. También es prometedor el estudio de los sistemas opioide y cannabinoide como moduladores del tamaño tónico de la pupila en poblaciones clínicas.
Los resultados influirán en la neuroimagen del envejecimiento, en la pupilometría clínica y en el desarrollo de marcadores no invasivos de la enfermedad de Alzheimer.
Realizar un estudio PET del NET en personas mayores y compararlo con la pupilometría. Desarrollar protocolos que separen la contribución de la noradrenalina y la del sistema opioide en la dinámica de la pupila.
El trabajo vincula la pupilometría con un problema fundamental de la neurobiología del envejecimiento: cómo cambia la neuromodulación con la edad y si se puede medir de forma no invasiva. También aborda la cuestión de la especificidad de los marcadores pupilares para distintos sistemas de neurotransmisores, que sigue abierta.
El locus coeruleus ocupa de media solo 5 vóxeles con una resolución de 2 mm, lo que lo convierte en uno de los objetos más pequeños que se consigue estudiar con resonancia magnética funcional.
No publicado en arXiv. Aquí están su página, el PDF y la formalización: puede comprobarlo usted mismo, no solo leer nuestro análisis.