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Según el principio de Fick (véase cap. 30), el flujo sanguíneo de cualquier órgano puede medirse mediante la cuantificación de una sustancia determinada (Qx) eliminada de la corriente sanguínea por el órgano, por unidad de tiempo y luego el valor obtenido se divide por la diferencia de concentración de la sustancia entre la sangre arterial y la sangre venosa del órgano ([Ax]–[Vx]). Por tanto:
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En clínica, esto puede aplicarse si se usa óxido nitroso (N2O) inhalado (método de Kety). El flujo sanguíneo cerebral promedio en adultos jóvenes es de 54 ml/100 g/min. El cerebro del adulto promedio pesa 1 400 g, por lo que el flujo cerebral completo es cercano a 756 ml/min. Nótese que el método de Kety proporciona un valor promedio para las áreas perfundidas del cerebro porque no aporta información sobre diferencias regionales en el flujo sanguíneo. Además, solo puede medir el flujo en las partes perfundidas del cerebro. Si se obstruye el flujo sanguíneo a una región del encéfalo, el flujo medido no cambia porque el área sin perfusión no capta el óxido nitroso.
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A pesar de las marcadas fluctuaciones locales del flujo sanguíneo cerebral según la actividad neural, la circulación cerebral está regulada de tal modo que el flujo total permanece relativamente constante. Los factores involucrados en la regulación del flujo se resumen en la figura 33-8.
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FUNCIÓN DE LA PRESIÓN INTRACRANEAL
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En adultos, el cerebro, la médula espinal y el LCR están encerrados en un estuche óseo rígido, junto con los vasos cerebrales. La cavidad craneal normal contiene el encéfalo, que pesa alrededor de 1 400 g, 75 ml de sangre y 75 ml de LCR. Como este último y el tejido cerebral son incompresibles, el volumen de la sangre, el LCR y el cerebro deben ser relativamente constantes dentro del cráneo en cualquier momento determinado (doctrina de Monro-Kellie). Lo que es más importante, los vasos cerebrales se comprimen siempre que la presión intracraneal se eleva. Cualquier cambio en la presión venosa induce pronto un cambio similar en la presión intracraneal. Por tanto, un incremento en la presión venosa reduce el flujo sanguíneo cerebral, tanto por descenso de la presión de perfusión efectiva como por compresión de los vasos cerebrales. Esta relación ayuda a compensar los cambios en la presión sanguínea arterial en la cabeza. Por ejemplo, si el cuerpo se acelera hacia arriba (gravedad [g] positiva), la sangre se desplaza hacia los pies y disminuye la presión arterial al nivel de la cabeza. Sin embargo, la presión venosa también cae, junto con la presión intracraneal, por lo cual la presión en los vasos disminuye y el flujo sanguíneo se altera mucho menos de lo que ocurriría de otra manera. Por el contrario, durante la aceleración descendente, la fuerza que actúa hacia la cabeza (g negativa) incrementa la presión arterial al nivel de la cabeza, pero la presión intracraneal también se eleva, por lo que los vasos tienen un soporte y no se rompen. Los vasos cerebrales están protegidos de la misma manera durante el pujo relacionado con la defecación o el parto.
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Como se observa en otros lechos vasculares, la autorregulación es prominente en el encéfalo (fig. 33-9). Este proceso, por el cual se conserva el flujo a muchos tejidos en valores relativamente constantes a pesar de las variaciones en la presión de perfusión, se describe en el capítulo 31. En el cerebro, la autorregulación preserva el flujo sanguíneo cerebral con presiones arteriales entre 65 y 140 mmHg.
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FUNCIÓN DE LOS NERVIOS VASOMOTORES Y SENSITIVOS
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La inervación de los grandes vasos cerebrales por nervios simpáticos y parasimpáticos posganglionares, y la inervación distal adicional por los nervios sensitivos ya se describieron. Los nervios también controlan el tono de manera indirecta, mediante la liberación de sustancias paracrinas de los astrocitos. Sin embargo, la función precisa de estos nervios aún es tema de debate. Se argumenta que existe descarga adrenérgica cuando la presión arterial se eleva mucho. Esto reduce el aumento pasivo resultante en el flujo sanguíneo y ayuda a proteger la barrera hematoencefálica de la interrupción que, de otra manera, podría ocurrir (antes). Por tanto, las descargas vasomotoras influyen en la autorregulación. Con la estimulación simpática, el flujo constante, o bien, la parte en meseta de la curva presión-flujo se extiende a la derecha (fig. 33-9); o sea, tal vez haya mayores incrementos en la presión sin que se eleve el flujo. Por otro lado, el vasodilatador hidralazina y el inhibidor de la enzima convertidora de angiotensina (ECA) captopril reducen la longitud de la meseta. Por último, el acoplamiento neurovascular puede ajustar la perfusión local como respuesta a los cambios en la actividad cerebral (véase más adelante).
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FLUJO SANGUÍNEO EN VARIAS PARTES DEL CEREBRO
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Un logro importante de los decenios recientes ha sido el perfeccionamiento de técnicas para vigilar el flujo sanguíneo regional en seres humanos vivos y despiertos. Entre los métodos más valiosos están la tomografía por emisión de positrones (PET) y las técnicas relacionadas, en las cuales se usa un radioisótopo para marcar un compuesto que luego se inyecta. La llegada y la eliminación del marcador se vigilan con detectores de centelleo situados sobre la cabeza. Como el flujo sanguíneo está muy vinculado con el metabolismo cerebral, la captación local de 2-desoxiglucosa también es un buen índice de flujo sanguíneo (véase más adelante y cap. 1). Si la 2-desoxiglucosa se marca con un emisor de positrones de vida media corta, como 18F, 11O u 15O, es posible vigilar su concentración en cualquier parte del cerebro.
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Otra técnica valiosa es la imagen por resonancia magnética (MRI); se basa en la detección de señales resonantes de distintos tejidos en un campo magnético. La imagen por resonancia magnética funcional (fMRI) mide la cantidad de sangre en un área de tejido. Cuando las neuronas se activan, su aumento de descarga altera el potencial del campo local. Un mecanismo que aún no se conoce desencadena un aumento en el flujo sanguíneo local y de oxígeno. El incremento en la sangre oxigenada se detecta con imagen por fMRI. La imagen conseguida con tomografía por emisión de positrones puede usarse para medir no solo el flujo sanguíneo, sino la concentración de moléculas, como dopamina, en varias regiones del cerebro vivo. Por otro lado, la imagen por resonancia magnética funcional no implica el uso de radiactividad. Por consiguiente, puede usarse a intervalos frecuentes para medir cambios en el flujo sanguíneo regional en un individuo particular.
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En las personas en reposo, el flujo sanguíneo promedio en la sustancia gris es de 69 ml/100 g/min, en comparación con 28 ml/100 g/min en la sustancia blanca. Una característica impresionante de la función cerebral es la variación marcada en el flujo sanguíneo local con los cambios en la actividad cerebral. En la figura 33-10 se muestra un ejemplo. En personas despiertas, pero en reposo, el flujo sanguíneo es mayor en las regiones premotora y frontal. Se cree que esta es la parte del cerebro que tiene vinculación con la descodificación y el análisis de las señales aferentes, así como con la actividad intelectual. Durante el cierre voluntario de la mano derecha, el flujo aumenta en el área de la mano de la corteza motora izquierda y las áreas sensitivas correspondientes en circunvolución poscentral. Sobre todo cuando los movimientos se realizan en secuencia, el flujo se incrementa también en el área motora complementaria. Cuando los sujetos hablan, hay un aumento en el flujo sanguíneo bilateral en las áreas sensitivas y motoras de cara, lengua y boca, además de la corteza premotora superior en el hemisferio categórico (casi siempre el izquierdo). Cuando el habla es estereotípica, las áreas de Broca y de Wernicke no presentan elevación del flujo, pero si es creativa (o sea, cuando implica ideas), el flujo se incrementa en esas dos áreas. La lectura genera aumentos diseminados del flujo sanguíneo. La solución de problemas, el razonamiento y la ideación motora sin movimiento causa elevaciones en áreas seleccionadas de las cortezas premotora y frontal. Cuando se anticipa una tarea cognitiva, muchas de las zonas cerebrales que se activarán durante la tarea, lo hacen con anticipación, como si el cerebro produjera un modelo interno de la tarea esperada. En sujetos diestros, el flujo sanguíneo en el hemisferio izquierdo es mayor si se lleva a cabo una tarea verbal y el flujo sanguíneo al hemisferio derecho es mayor cuando se efectúa una tarea espacial (recuadro clínico 33-2).
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RECUADRO CLÍNICO 33-2 Cambios en el flujo sanguíneo cerebral en la enfermedad
Se sabe que varios estados de enfermedad se acompañan de cambios localizados o generales en el flujo sanguíneo cerebral, como revelan el gammagrama de la tomografía por emisión de positrones y las técnicas de imagen por resonancia magnética funcional. Por ejemplo, los focos epilépticos presentan hiperemia durante las crisis convulsivas, mientras se reduce el flujo sanguíneo en otras partes del cerebro. Entre dichas crisis, el flujo a veces se halla reducido en los focos generadores de crisis convulsivas. El flujo parietooccipital disminuye en pacientes con síntomas de agnosia (véase cap. 15). En la enfermedad de Alzheimer, el cambio más temprano es la reducción del metabolismo y el flujo sanguíneo en la corteza parietal superior, con extensión ulterior a la corteza temporal y, por último, a la frontal. Se observa ausencia relativa de afección de las circunvoluciones precentral y poscentral, los ganglios basales, el tálamo, el tronco encefálico y el cerebelo. En la enfermedad de Huntington, el flujo sanguíneo se reduce en el núcleo caudado a ambos lados, y esta alteración del flujo ocurre en una fase temprana de la enfermedad. En maniacodepresivos (es interesante que no ocurra en pacientes con depresión unipolar), existe un descenso general en el flujo sanguíneo cortical cuando los pacientes están deprimidos. Hay algunos indicios de que en la esquizofrenia se reduce el flujo sanguíneo en los lóbulos frontal, temporales y los ganglios basales. Por último, durante el aura de personas con migraña, inicia una disminución del flujo sanguíneo en la corteza occipital que se extiende hacia delante, a los lóbulos temporal y parietal.