Un único centro de control del sueño y la vigilia en el cerebro

12 de junio de 2018

por la Universidad de Berna

Crédito: Proyecto Cerebro Humano

Hasta ahora se pensaba que eran necesarias múltiples áreas cerebrales para controlar el sueño y la vigilia. Ahora, neurocientíficos de Berna han identificado un único centro de control del ciclo sueño-vigilia en el cerebro. Los hallazgos son de gran importancia para encontrar nuevas terapias del sueño.

Cada noche pasamos varias horas dormidos y cada mañana nos despertamos para seguir con nuestras vidas. El modo en que los circuitos cerebrales controlan este ciclo de sueño y vigilia sigue siendo un misterio. Nuestro sueño se divide en dos fases, el sueño sin movimientos oculares rápidos (NREM) y el sueño REM (o paradójico), durante el cual se produce la mayor parte de nuestros sueños. Se han identificado importantes circuitos cerebrales mediante pruebas experimentales y clínicas, pero no se conocen bien los mecanismos subyacentes precisos, como el inicio, el mantenimiento y la finalización del sueño y la ensoñación.

Cuando nos quedamos dormidos, el electroencefalograma (EEG) revela que nuestros cerebros generan oscilaciones rítmicas llamadas «ondas lentas». Estas ondas son importantes para mantenernos dormidos y para recuperarnos después de un día completo de actividad mental y física. Las hipótesis más comunes sostienen que estas ondas lentas se producen en la corteza cerebral, la parte superior del cerebro situada justo debajo de la superficie del cráneo. Por el contrario, se pensaba que la vigilia surgía de la actividad de los «centros de vigilia» situados en la parte inferior del cerebro, incluido el tronco cerebral, que activa directamente el neocórtex, que es la parte del cerebro de los mamíferos implicada en las funciones cerebrales de orden superior, como la percepción sensorial, la cognición y la generación de órdenes motoras.

En un nuevo e importante estudio, neurocientíficos del Departamento de Investigación Biomédica (DBMR) de la Universidad de Berna y del Departamento de Neurología del Inselspital, el Hospital Universitario de Berna, descubrieron que las neuronas del tálamo, un núcleo central del cerebro, controlan tanto el sueño como la vigilia. El tálamo está conectado con casi todas las demás áreas cerebrales y sustenta importantes funciones cerebrales, como la atención, la percepción sensorial, la cognición y la conciencia.

Activación y desactivación del sueño

Los investigadores, dirigidos por el profesor Dr. Antoine Adamantidis, descubrieron que una pequeña población de estas neuronas talámicas ejerce un doble control sobre el sueño y la vigilia, generando ondas lentas del sueño pero también despertando del mismo, dependiendo de su actividad eléctrica. El grupo de investigación utilizó una técnica llamada optogenética, con la que emplearon pulsos de luz para controlar con precisión la actividad de las neuronas talámicas de los ratones. Cuando activaban las neuronas talámicas con estímulos regulares de larga duración, los animales se despertaban, pero si las activaban de forma rítmica y lenta, los ratones tenían un sueño más profundo y reparador.

Es la primera vez que se descubre que una zona del cerebro tiene funciones tanto de promoción del sueño como de la vigilia. «Curiosamente, también pudimos demostrar que la supresión de la actividad neuronal talámica perjudicaba la recuperación de la pérdida de sueño, lo que sugiere que estas neuronas son esenciales para un sueño reparador tras un periodo prolongado de vigilia», afirma el doctor Thomas Gent, autor principal del estudio. Esto demuestra que el tálamo es un elemento clave tanto en el sueño como en la vigilia». El estudio se ha publicado ahora en la revista Nature Neuroscience.

Avance para la medicina del sueño

Los hallazgos de este estudio son especialmente importantes en un mundo moderno, en el que la población activa duerme aproximadamente un 20 por ciento menos que hace 50 años y padece trastornos crónicos del sueño. La gente trabaja con frecuencia en horarios irregulares y rara vez recupera el sueño perdido. Dormir mal está cada vez más relacionado con una multitud de enfermedades psiquiátricas y debilita el sistema inmunitario. «Creemos que descubrir los mecanismos de control de las neuronas talámicas durante el sueño y la vigilia será clave para encontrar nuevas terapias del sueño en una sociedad cada vez más privada de él», afirma el profesor Antoine Adamantidis.

Más información: Thomas C. Gent et al. Control dual talámico del sueño y la vigilia, Nature Neuroscience (2018). DOI: 10.1038/s41593-018-0164-7

Información de la revista: Nature Neuroscience

Proporcionada por la Universidad de Berna

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