AYUDANDO A EDUCAR

Sueño y cerebro

Dormir un número de horas suficiente es fundamental para un correcto funcionamiento cerebral. Durante el sueño nuestro cerebro consolida las memorias más importantes y hace su propio mantenimiento, elimina los productos tóxicos generados mientras estamos despiertos y limpia, entre otras cosas, el beta-amiloide, el material de las placas seniles, una de las características distintivas de la enfermedad de Alzheimer.

Etapas del sueño: aspectos anatómicos globales

El cerebro funciona a base de ondas cerebrales, dependiendo de cómo sean estaremos en vigilia o en sueño. Y una vez que estemos en sueño, la actividad eléctrica también irá variando según la fase de sueño en la que nos encontremos.

Se distinguen varias etapas en el sueño:

1.- SUEÑO no REM (NREM). Se divide en cuatro etapas:

· La etapa I, de somnolencia o adormecimiento, en que tiene lugar la desaparición del ritmo alfa del EEG (típico del estado de vigilia), hay tono muscular y no hay movimientos oculares o, si los hay, son muy lentos. En ella son muy frecuentes los despertares y las sensaciones de “caída”. En esta etapa, los ojos se mueven lentamente y la actividad muscular se enlentece.

· La etapa II - III, de sueño ligero, se caracteriza por una disminución aún mayor del ritmo electroencefalográfico, con la aparición de los típicos husos de sueño, fenómenos de los que es responsable el núcleo reticular del tálamo; sigue existiendo tono muscular, y no hay movimientos oculares. La etapa III es la etapa del sueño en el que realmente descansamos y en el que, si nos despertáramos, nos sentiríamos confusos. En esta fase las ondas cerebrales predominantes son la delta. Es donde generalmente se dan trastornos de sueño como el sonambulismo, terrores nocturnos y mojar la cama.

· La etapa IV, de sueño profundo, presenta un ritmo electroencefalográfico menor, no hay movimientos oculares y el tono muscular se mantiene o puede estar muy disminuido. En la instauración de esta fase del sueño intervienen, entre otras estructuras, la corteza prefrontal y el núcleo dorsomedial del tálamo. Es la fase del sueño más reparadora. Hay movimientos organizados del dorso; el individuo da vueltas en la cama, cambia de postura. Esta fase dura aproximadamente un 25% del total del tiempo del sueño. Aquí es donde nos encontramos profundamente dormidos y nos hace descansar tanto física como psíquicamente. Aunque no es la fase en la que soñamos, nos podemos encontrar con imágenes, con la diferencia de que nunca son historias.

2.- SUEÑO REM:

Esta etapa es la de sueño paradójico, que se caracteriza por una actividad EEG que recuerda al estado de vigilia (por eso se habla de sueño paradójico), debida a una activación cortical por parte de estructuras encefálicas profundas, como es la formación reticular activadora. Fue descubierto por Kleitman y Aserinsky, junto con Dement , en los años cincuenta del siglo pasado. Hay una desincronización del EEG, que se asemeja a una situación de vigilia, de alerta. Se observan movimientos oculares rápidos (también se habla de sueño MOR, de movimientos oculares rápidos o sueño REM, de rapid eye movements), dependientes de la actividad de estructuras profundas tales como la formación reticular pontina. Se produce una atonía (desaparición del tono muscular), de lo que son responsables estructuras como la formación reticular bulbar, el locus coeruleus, etc. El músculo diafragma sigue manteniendo el tono, y contrayéndose, permitiendo la respiración. es la etapa en la que soñamos en forma de historia. En este momento el tono muscular no existe (por eso cuando queremos gritar en un sueño, no podemos).
Las ondas cerebrales predominantes son las theta. En esta etapa, las ondas cerebrales son como cuando una persona está despierta, por lo que, el ritmo cardíaco y la presión aumenta, al igual que el movimiento de los ojos y a la vez, los músculos se paralizan. En este momento es cuando soñamos y si nos despiertan, los recordamos.

La fase de sueño REM constituye un 25 % del sueño total. En el recién nacido, el sueño REM constituye el 50% del tiempo total de sueño. El tiempo de vigilia va aumentando con la edad, cada vez se duerme menos, y cada vez hay menos sueño REM. Sólo existe sueño REM en los mamíferos, excepto el conejo macho, el oso hormiguero y el delfín de nariz en botella. Parece ser, en líneas generales, que el sueño paradójico se produce, filogenéticamente, cuando la corteza cerebral está más desarrollada. De la instauración del sueño REM es responsable el tronco del encéfalo, concretamente un grupo de neuronas que también descargan en la vigilia (el centro nodal es el núcleo reticular pontino oral, cuyas porciones ventral y paramediana reciben conexiones de múltiples estructuras relacionadas con el control del ciclo vigilia-sueño), produciendo una activación de los sistemas colinérgicos.

Las fases de sueño NREM y REM se alternan sucesivamente, cuatro a cinco veces por la noche. En total, la fase de sueño NREM dura unas 6 horas; y la fase de sueño REM, dos horas, por término medio. Es más fácil despertar al sujeto en la fase de sueño REM que en la fase NREM. Los medicamentos antidepresivos reducen el sueño REM y las benzodiacepinas acortan o suprimen las fases III yIV.

El metabolismo cerebral y en consecuencia la temperatura cerebral disminuye con la profundidad del sueño NREM. Sin embargo, en el sueño REM pueden incrementarse estas cifras con respecto al estado de vigilia, ya que hay una activación de la corteza cerebral.

En el sueño NREM se da una progresiva desactivación de la formación reticular activadora junto a una inhibición de las neuronas relé talámicas. Todo esto quiere decir que las estimulaciones sensoriales han de tener un umbral determinado para provocar el despertar, ya que, en el sueño, y sobre todo en la fase de sueño profundo, no hay una concienciación de lo sensorial. Sin embargo, es curioso que se pueda dar un despertar ante situaciones determinadas: la madre se despierta cuando su bebé necesita algo, aun cuando no le despierten otros estímulos más potentes; algunas personas pueden despertarse a una hora predeterminada, con gran precisión. Deben de jugar un papel en este sentido sistemas de inhibiciones que desconocemos aún.

La función psicológica que más consenso ha despertado ha sido que el sueño REM consolida nuestra memoria y que la recuperación de nuestros recuerdos es más efectiva después de un buen sueño.

Y podemos afirmar que el sueño actúa sobre nuestra memoria emocional activando los circuitos cerebrales asociados a la emoción, como la amígdala y el sistema límbico y desactivando el control consciente de la corteza frontal y la entrada y salida de estímulos desactivando partes del tronco cerebral.

El último siglo de urbanización, industrialización y progreso tecnológico ha sido un desastre para nuestros patrones de sueño. Un claro culpable es Thomas Edison: no tenía suficientes horas de día para todo lo que quería hacer, así que «fabricó» más. La bombilla eléctrica es el elemento clave de una nueva sociedad caracterizada por dormir menos de lo necesario. Y no solo es importante el número de horas de sueño, sino que necesitamos un tiempo continuo, que nos permita entrar en el sueño no-REM, en el que se realizan esas actividades de mantenimiento. Si nuestro sueño se interrumpe, no tenemos tiempo suficiente para realizar las actividades restauradoras de la noche y podemos sufrir alteraciones en nuestros procesos cognitivos y emocionales. Un sueño discontinuo rebaja sensiblemente nuestro estado de ánimo. Dormir es la medida más eficaz para resetear y renovar la salud de nuestro cerebro y el resto de nuestro cuerpo cada día.

Entre las cosas que la ciencia ha descubierto, está que el efecto de la falta de sueño es inmediato. Un estudio en el que participó un grupo de jóvenes a los que solo se les permitía dormir cuatro horas mostró efectos medibles en su sistema inmunitario al día siguiente. Concretamente, los participantes sometidos a privación de sueño presentaban una caída de un 70% en una población clave de células anticancerígenas, las NK o «natural killers». Además, los problemas de sueño contribuyen a la obesidad, la diabetes, el cáncer e incluso generan muertes prematuras. Las personas que tienen 45 años o más y que duermen menos de seis horas por noche tienen un porcentaje triple de sufrir un infarto o un ictus que aquellos que duermen lo suficiente. El sueño con sedantes no es la solución, sus efectos son similares a dormir mal, pero pueden tranquilizar a la persona afectada y ser el camino hacia una recuperación. Conseguir dormir un número de horas suficiente debe ser una prioridad.

La respuesta puede estar en nuestros horarios, nuestra habitación, nuestra agenda diaria o mil problemas más. Algunas veces hace falta un tratamiento médico, un ejemplo es tratar la apnea del sueño, un trastorno en el que las personas afectadas muestran interrupciones breves de la respiración mientras duerme, incluso varios cientos en la misma noche. Tratar los problemas del sueño, como la apnea, en personas de edad avanzada mejora de una forma significativa la función cognitiva en los pacientes de alzhéimer y retrasa el inicio de esta enfermedad en los que no la sufren en unos diez años. Por tanto, parece interesante, en particular para los que dormimos poco, priorizar el sueño y apostar por una vida más larga y saludable.

La cantidad de horas de sueño que necesitamos varía con la edad. Parece que los adolescentes a los que damos clase necesitan más horas y es raro que las duerman. Puede que parte de su malhumor, la dificultad para concentrarse, esa sensación de no aguantarse ni a sí mismos venga de una falta de sueño. Pero a veces también somos los profesores los que no dormimos lo suficiente, pues, aunque los de fuera raramente lo ven, raro es el día en que la jornada termina sin llevarnos trabajo a casa.

Diversos grupos de investigación están estudiando cómo ayudarnos a dormir más y mejor. David Rose y su grupo del Media Lab del MIT están investigando hamacas, aromas como la lavanda, mantas con pesos para inducir la sensación de estar envuelto y cuentos de hadas islandeses. Todo ello para intentar encontrar el ambiente nocturno perfecto.

Hugo Mercier, un ingeniero informático de París, ha recaudado diez millones de dólares para estudiar una banda para la cabeza que induce el sueño. Otro aparato, diseñado por el australiano Ben Olsen, emite un sonido para mantenerte despierto la hora previa a irte a la cama. Parece que las interrupciones del sueño antes de dormir evitan la alteración del sueño cuando sí que toca. No es su primer invento, este emprendedor ha diseñado un par de gafas con luces incorporadas que están diseñadas para cambiar nuestro ritmo circadiano y solucionar problemas como el jet-lag. Aparentemente ha vendido 30.000 pares desde que las puso a la venta en 2012. Incluso algunas empresas como Nike and Google han prestado atención a los patrones de sueño de su plantilla. Han flexibilizado los horarios atendiendo a que hay gente madrugadora y trasnochadora (alondras y búhos los llaman en inglés) y han acondicionado zonas y mobiliario en las oficinas para poder dar una cabezada si hace falta.

Algunas sugerencias prácticas:

· Intenta asegurarte de que dispones de ocho horas de tranquilidad en la cama para tener un sueño reparador suficiente.

· Sé regular. Vete a la cama y levántate siempre a la misma hora, pase lo que pase. No cambies si has tenido una mala noche ni si es fin de semana. La hora de salir de la cama es la más importante porque es la que va a marcar tu ritmo circadiano durante el día y va a determinar cuándo sientes que es hora de dormir.

· Baja la temperatura. Tu cuerpo necesita reducir su temperatura en aproximadamente 1,2 grados para iniciar el sueño. Esa es la razón por la que nos resulta más fácil caer roques en una habitación donde hace frío que en una donde hace demasiado calor. Una temperatura de 18,5 º se considera óptima para el dormitorio; es decir, más frío de lo que pensaríamos normalmente

· Reduce la luz. Disminuye la iluminación antes de irte a dormir. Apaga tantas luces como puedas de manera que no interfieran en la producción natural de la melatonina, la hormona del sueño, que se empieza a sintetizar al ir atardeciendo y disminuyendo la luz solar. Unas buenas persianas o unas cortinas tupidas también pueden ayudar a que la luz no te desvele.

· Apaga las pantallas. Las pantallas de tabletas y teléfonos móviles generan luz azulada de corta longitud de onda, que reduce la producción de melatonina. Por tanto, nada de artilugios electrónicos en la hora previa a ir a la cama. Es otro motivo para preferir un libro en papel a un lector electrónico. Un iPad reduce la producción de melatonina en más de un 50% .

· Levántate. Si no consigues dormir, no te quedes dando vueltas en la cama un tiempo prolongado (más de veinte minutos). Mejor levántate y haz algo tranquilo y relajante hasta que vuelvas a tener ganas de dormir.

· Evita la cafeína después de comer y el alcohol desde la tarde. Nunca te vayas a la cama con un «puntito». El alcohol es una sustancia depresora y estar sedado no es dormir. El alcohol también bloquea el sueño REM y hace que abras el ojo varias veces a lo largo de la noche. Además, el alcohol hará que despiertes con sensación de malestar, de no haber descansado lo suficiente durante la noche. Además, por si fueran pocos todos los motivos que tenemos para no beber durante el embarazo, el sueño añade uno más: una copa de vino inhibe temporalmente el sueño REM del feto. ¡Déjale dormir o se vengará cuando nazca!

· Ejercicios rítmicos, como golpear las piernas empezando con ritmo más ligero hasta un ritmo lento seguido de respiraciones profundas.

Relojes biológicos

El sueño es por lo tanto un estado dinámico, en el que se activan e inhiben distintas zonas del encéfalo, con las repercusiones funcionales que se han indicado. Obedece a un ritmo biológico, circadiano (cada 24 horas), relacionado con el ritmo día-noche. De por sí, el ritmo sueño-vigilia es cada 25-29 horas, según se ha estudiado experimentalmente en voluntarios encerrados en una habitación a la que no llegan las influencias exteriores. Pero la presión del sueño aumenta en torno a las dos de la tarde, lo que explica que sea fisiológico sentir sueño después de comer. La voluntad puede evitar el dormir después de comer.

Existen unos relojes biológicos en el sistema nervioso central. Uno de ellos, situado en el hipotálamo (núcleo supraquiasmático), establece el ritmo sobre los otros relojes biológicos, situados caudalmente, y hace que el sueño NREM y el sueño REM duren un tiempo fijado. Intervienen en su regulación no sólo, y de modo fundamental, los impulsos retinianos, sino también otras influencias, como es el pH de la sangre o la glucemia. El núcleo supraquiasmático no es responsable en sí mismo del ritmo vigilia - sueño, pero sí forma parte de las redes neurales implicadas en el proceso, redes neurales sobre las que deben de actuar diversos sistemas para hacer que el proceso quede anulado por un tiempo, y al fin y al cabo retrasado. Las conexiones eferentes del núcleo supraquiasmático son muy profusas, e incluso bilaterales: hacia el hipotálamo posterior, región preóptica, núcleos del septo, núcleo paratenial, núcleo paraventircular del tálamo, núcleo ventral lateral del tálamo y glándula pineal

El proceso del ciclo vigila-sueño está regulado por una red neuronal compleja en la que intervienen diversas zonas del sistema nervioso central, a base de activaciones y de inhibiciones, cuyo resultado es la vigila o el sueño. Dentro del sueño, la fase de sueño REM es regulada por una complicada red neural en la que intervienen diversos neurotransmisores.

Una explicación simplificada no es posible. (Ver tabla 1 y figura 1 )

Se trata de un sistema homeostático en el que el sueño llama a la vigilia y la vigila al sueño, sistema que voluntariamente puede alterarse: un joven californiano de 23 años estuvo 288 horas sin dormir. La privación del sueño lleva a la muerte, sobre todo debido a la falta de la fase profunda del sueño. La privación del sueño REM da lugar a alteraciones hipotalámicas, con agresividad, aumento del peso y finalmente muerte, según se ha visto experimentalmente.

Los ensueños: bases anatómicas

Durante el sueño hay actividad mental: se trata de las experiencias oníricas, los ensueños, que pueden relatarse en una proporción del 80% al despertar al sujeto después de pasada una fase de sueño paradójico. Por lo tanto, el sueño no significa falta de vida ni falta de actividad mental. Los sueños de la fase REM son de tipo cinematográfico y en color. Algunos piensan que el movimiento de los ojos en esta fase REM va en seguimiento de las imágenes visuales del ensueño. También se sueña durante la fase de sueño profundo, pero estos sueños son más bien de tipo abstracto. El procesamiento de las imágenes de los ensueños, según los hallazgos clínicos, se hace de forma preferente en la corteza occipito-temporal.

Para Hobson, en el sueño REM habría una activación del sistema reticular activador del tronco del encéfalo y del prosencéfalo basal, estructuras que también están activas en la vigilia. Para este autor, estructuras como los núcleos talámicos relé, que son los que reciben la estimulación sensorial, quedarían activados, lo que contribuiría a la aparición de las diversas modalidades psicológicas que aparecen en los sueños. Las estructuras límbicas, tales como la amígdala y la corteza cingular, también estarían activadas, lo que explicaría los fenómenos emotivos durante la fase de sueño REM. Los ganglios basales y el cerebelo, que regulan la motricidad, también activados, explicarían los movimientos ficticios de los sueños en la fase REM. Están activas cortezas asociativas tales como las del lobulillo parietal inferior y de la corteza occipito-temporal, todo lo cual explica las imágenes visuales de esta fase del sueño. La corteza prefrontal, importante en los procesos mentales, está inhibida, lo cual puede explicar la falta de lógica en los razonamientos que se experimentan en el sueño. Precisamente, como dice Reinoso, las mismas estructuras que son necesarias para la consolidación de la memoria, tales como el tálamo medial, la amígdala, el hipocampo, las estructuras parahipocampales, la corteza orbitofrontal y cortezas asociativas monomodales están activas en el sueño REM.

En el sueño NREM, en cambio, hay una inhibición de las zonas que están activadas en el sueño REM y activación de las inhibidas, lo que puede explicar que en tal sueño NREM haya ensoñaciones más de tipo abstracto que en el sueño REM. El despertar en esta fase da lugar a estados confusionales y un rápido retorno al sueño.

Otros fenómenos

Ocurren otros fenómenos durante el proceso del sueño: por ejemplo, secreción de hormonas sexuales y de la hormona de crecimiento, sobre todo en el sueño NREM, de ahí la importancia del sueño en los niños y adolescentes. La fase de sueño REM es importante además para los procesos de memoria; parece ser que la consolidación de la memoria y la eliminación de los datos "inútiles" se hace durante la fase REM. Precisamente en los ancianos la duración del sueño REM disminuye bastante, en cambio en el feto, la fase REM ocupa la mayor parte del tiempo de sueño. Conforme avanza la edad, el estado de vigilia va aumentando en duración; cada vez se duerme menos, y cada vez hay menos sueño REM. Independientemente del sueño, la temperatura corporal cae en la madrugada.

Se puede resumir que el sueño es un estado fisiológico activo, en que participan diversas estructuras encefálicas, formando una red neuronal, en que se dan activaciones e inhibiciones complejas, con una regulación cíclica, y sobre la que puede actuar la voluntad, modulando y estableciendo determinadas actitudes, comportamientos. Por ejemplo, cada persona tiene su "liturgia", sus hábitos para dormir: unos necesitan leer un poco antes de conciliar el sueño; otros han de tomar un vaso de agua; otros, precisan de una oscuridad total; otros, de cierto grado de luminosidad, etc

Nota importante sobre el GLUTAMATO

Los patrones específicos de actividad neuronal pueden promover cambios a largo plazo en la fuerza de las conexiones sinápticas a través de un fenómeno conocido como plasticidad sináptica. La plasticidad sináptica es bien aceptada para representar los mecanismos celulares que subyacen al aprendizaje y la memoria, y muchas formas de plasticidad son iniciadas por el neurotransmisor excitador glutamato. Si bien es esencial para la comunicación celular rápida en el cerebro, los niveles excesivos de glutamato extracelular pueden afectar negativamente la función cerebral. En este estudio, demostramos que las manipulaciones farmacológicas que aumentan la disponibilidad de glutamato extracelular durante la actividad neural pueden tener consecuencias profundamente negativas sobre la plasticidad sináptica. Identificamos mecanismos a través de los cuales el exceso de glutamato puede influir negativamente en la plasticidad sináptica,

Para saber más:

Bibliografía:

· Green P (2017) Sleep Is the New Status Symbol. The New York Times 8 de abril https://www.nytimes.com/2017/04/08/fashion/sleep-tips-and-tools.html

· Kamp D (2017) Exploring the necessity and virtue of sleep. The New York Times 10 de octubre.

· Lugaresi E, Omicini L. El sueño, los sueños, un mundo misterioso. EUNSA. Pamplona, 1999. [ Links ]

· Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick, D, Katz, LC, LaMantia, AS and McNamara, J. Invitación a la neurociencia. Editorial Médica Panamericana. Buenos Aires, 2001. [ Links ]

· Walker M (2017) Top tips to get a better night’s sleep and improve your health. New Scientist 11 de octubre. https://www.newscientist.com/article/2149792-top-tips-to-get-a-better-nights-sleep-and-improve-your-health/

Neurociencia. El blog de José Ramón Alonso

https://jralonso.es/category/divulgacion-cientifica/historias-de-la-neurociencia/

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