El cerebro se orienta en el espacio, también cuando dormimos

Investigadores del NYU Langone Medical Center de Nueva York han descubierto que las células del cerebro que nos ayudan a orientarnos permanecen eléctricamente activas durante el sueño profundo, del mismo modo que durante la vigilia. Es decir, que emiten señales vestibulares (el sistema vestibular está relacionado con el equilibrio y el control espacial) y visuales también cuando dormimos.

Esta información podría resultar útil para el tratamiento de problemas de orientación, que se cuentan entre los primeros síntomas de la enfermedad de Alzheimer y  otros trastornos neurológicos, informa el NYU Langone Medical Center en un comunicado.

El hallazgo fue realizado en una investigación con ratones, que se ha hecho pública esta semana a través de la revista Nature Neuroscience.

Sorprendente actividad durante el sueño

En ella, los investigadores descubrieron que unas neuronas de orientación específicas, las conocidas como "células de dirección de cabeza" o "head direction cells" (HD, por sus siglas en inglés), continuaron codificando la dirección de las miradas de los ratones, durante el sueño de estos.

Las HD son unas neuronas que están presentes en los cerebros de todos los mamímeros, y que incrementan sus tasas de actividad eléctrica solo cuando la cabeza de los animales se orienta en una dirección concreta. 

Así, durante la fase de sueño MOR o REM (de rapid eye movement sleep), que es en la que se presenta la mayor frecuencia e intensidad de las llamadas ensoñaciones, la 'brújula' del cerebro de los ratones se movió a la misma velocidad que mientras estos estaban despiertos.

Durante los periodos de sueño de ondas lentas (SWS), dicha brújula mostró una aceleración de 10 veces su actividad en la vigilia, es decir, como si los ratones hubiesen estado girando sus cabezas 10 veces más rápido que mientras permanecían despiertos.

El cerebro no espera señales: las busca

"Hace tiempo que sabemos que el cerebro sigue trabajando durante el sueño", explica sobre estos hallazgos Gyorgy Buzsaki, uno de los neurocientíficos al cargo del estudio.

"Pero ahora sabemos, además, cómo trabaja en uno de los sentidos aparentemente más simples: el que nos permite notar hacia donde miramos, en cualquier espacio dado. El sentido de dirección es una parte esencial de nuestro sistema de orientación, dado que puede restablecer nuestra brújula interna y nuestros mapas, de manera instantánea, como, por ejemplo, cuando salimos del metro y tratamos de orientarnos".

Buzsaki añade: "El descubrimiento de que la actividad de las neuronas de dirección de cabeza muestra patrones coordinados durante el sueño -como si sustituyera a las miradas de los animales mientras estos se orientan- demuestra los esfuerzos que hace el cerebro para explorar y coordinar activamente sus operaciones, incluso cuando está desconectado de sus interacciones con el entorno".

Buzsaki cree que estos resultados respaldan además su teoría de que el cerebro de los mamíferos no espera pasivamente la recepción de señales sensoriales, sino que las busca activamente.

Una 'copia de seguridad'

Para el  presente estudio, que duró dos años, los investigadores grabaron los movimientos de cabeza de ratones y, cuando los animales dormían, registraron la actividad eléctrica de las neuronas de dos regiones cerebrales: el núcleo talámico anterodorsal y el post subículo.

Estos registros fueron comparados con otros similares realizados mientras los ratones estaban despiertos y se desplazaban por diversos entornos.

Los científicos creen que la actividad cerebral coordinada durante el sueño registrada serviría para consolidar información de lugares, eventos y tiempos. Que sería algo así como una "copia de seguridad" que el cerebro genera de los espacios.

Ahora pretenden analizar comportamientos más complejos, para comprobar si patrones de actividad neuronales estarían también implicados en ellos;  y planean expermentos destinados a probar si la dirección de cabeza y la orientación pueden ser controladas eléctricamente o predichas de antemano.

Referencia bibliográfica:

Adrien Peyrache, Marie M Lacroix, Peter C Petersen, György Buzsáki. Internally organized mechanisms of the head direction sense. Nature Neuroscience (2015). DOI: 10.1038/nn.3968.