Tendencias Científicas
Señales cerebrales EEG registradas de ratón, mientras este se despertaba de la anestesia gracias a la estimulación con optogenética del circuito cerebral encontrado. Fuente: Universidad de Berna.
Científicos de la Universidad de Berna (Suiza) han descubierto un mecanismo cerebral responsable del rápido despertar del sueño y de la anestesia. Los resultados de su estudio señalan nuevas estrategias para el tratamiento médico de los trastornos del sueño; así como para la recuperación de la conciencia, en estado vegetativo.
En general, se calcula que los trastornos crónicos del sueño afectan a entre un 10 y un 20% de la población de Suiza y que casi todo el mundo experimenta problemas para dormir al menos una vez en la vida. Estudios clínicos y experimentales enfatizan que la calidad del sueño (por ejemplo, su profundidad) es fundamental para la recuperación completa de las funciones del cuerpo y de la mente.
"Las consecuencias de los trastornos del sueño en la calidad de vida van más allá de la somnolencia diurna y de la alteración del estado de ánimo. El deterioro cognitivo, el desequilibrio hormonal y una alta susceptibilidad a los trastornos cardíacos o metabólicos se encuentran entre los impactos negativos frecuentemente asociados con estos trastornos", explica Antoine Adamantidis, uno de los autores del trabajo.
Desgraciadamente, las estrategias farmacéuticas y de hábitos tienen un efecto limitado en la reparación de los trastornos crónicos del sueño. Por eso, resulta importante comprender a fondo por qué se producen.
Circuitos cerebrales
En este contexto, se están haciendo investigaciones experimentales que analizan los circuitos del ciclo sueño-vigilia y de la conciencia. En esta dirección Adamantidis y su equipo han hecho un descubrimiento de doble dirección: han identificado un nuevo circuito en el cerebro de ratones cuya activación causa un despertar rápido; y cuya inhibición hace que el sueño sea más profundo.
El sueño de los mamíferos se divide en dos fases: la del movimiento no rápido del ojo (NREM) o sueño "ligero", y la fase REM, que es la de sueño profundo. Ya se habían identificado los circuitos cerebrales clave para estos dos estados, pero siguen siendo desconocidos los circuitos subyacentes a otros mecanismos del sueño aún más precisos, como el inicio, el mantenimiento o la finalización del sueño.
Lo que Adamantidis y sus colaboradores han identificado ha sido, más concretamente, un circuito neurológico que se encuentra entre dos regiones del cerebro: el hipotálamo y el tálamo, áreas que ya se habían asociado a los ritmos cerebrales del sueño, a partir de registros encefalográficos (EEG).
En general, se calcula que los trastornos crónicos del sueño afectan a entre un 10 y un 20% de la población de Suiza y que casi todo el mundo experimenta problemas para dormir al menos una vez en la vida. Estudios clínicos y experimentales enfatizan que la calidad del sueño (por ejemplo, su profundidad) es fundamental para la recuperación completa de las funciones del cuerpo y de la mente.
"Las consecuencias de los trastornos del sueño en la calidad de vida van más allá de la somnolencia diurna y de la alteración del estado de ánimo. El deterioro cognitivo, el desequilibrio hormonal y una alta susceptibilidad a los trastornos cardíacos o metabólicos se encuentran entre los impactos negativos frecuentemente asociados con estos trastornos", explica Antoine Adamantidis, uno de los autores del trabajo.
Desgraciadamente, las estrategias farmacéuticas y de hábitos tienen un efecto limitado en la reparación de los trastornos crónicos del sueño. Por eso, resulta importante comprender a fondo por qué se producen.
Circuitos cerebrales
En este contexto, se están haciendo investigaciones experimentales que analizan los circuitos del ciclo sueño-vigilia y de la conciencia. En esta dirección Adamantidis y su equipo han hecho un descubrimiento de doble dirección: han identificado un nuevo circuito en el cerebro de ratones cuya activación causa un despertar rápido; y cuya inhibición hace que el sueño sea más profundo.
El sueño de los mamíferos se divide en dos fases: la del movimiento no rápido del ojo (NREM) o sueño "ligero", y la fase REM, que es la de sueño profundo. Ya se habían identificado los circuitos cerebrales clave para estos dos estados, pero siguen siendo desconocidos los circuitos subyacentes a otros mecanismos del sueño aún más precisos, como el inicio, el mantenimiento o la finalización del sueño.
Lo que Adamantidis y sus colaboradores han identificado ha sido, más concretamente, un circuito neurológico que se encuentra entre dos regiones del cerebro: el hipotálamo y el tálamo, áreas que ya se habían asociado a los ritmos cerebrales del sueño, a partir de registros encefalográficos (EEG).
De nuevo la optogenética
El hallazgo fue realizado gracias al uso de la optogenética (una técnica que permite estimular con luz neuronas del cerebro) . Con esta técnica, los científicos lograron controlar neuronas del hipotálamo con pulsos de luz de una escala temporal de milisegundos.
Así demostraron que la activación con luz de las neuronas del circuito neuronal antes mencionado provocaba despertares acelerados, y la activación crónica de un estado de conciencia prolongado. Por el contrario, la silenciación de ese mismo circuito, también con optogenética, establizaba el sueño ligero, e incrementaba su intensidad.
Los científicos deducen, de estos resultados y por analogía, que la hiperactividad de este mismo circuito podría ocasionar insomnio y su hipoactividad hipersomnia, lo que convierte dicha red de neuronas en un nuevo objetivo terapéutico de los trastornos del sueño.
La recuperación de la conciencia
Según los investigadores suizos, la potencia de este sistema o circuito cerebral es tan fuerte, que su activación precipita la recuperación de la conciencia tras la anestesia.
Para ellos, "este es el descubrimiento más emocionante, dadas las limitaciones de los enfoques terapéuticos para la recuperación de un estado vegetativo o de conciencia mínima".
Hasta ahora, la estimulación eléctrica no selectiva del cerebro había sido utilizada para tal fin con cierto éxito, pero los mecanismos cerebrales subyacentes seguían sin estar claros.
El estudio aporta información sobre el circuito cerebral que podría estimularse de manera selectiva para la recuperación de la conciencia y, por tanto, proporciona una hoja de ruta para ayudar a despertar a pacientes en estado vegetativo o mínimamente conscientes.
Además, los resultados duales obtenidos abren nuevas vías de tratamientos médicos adaptados para los trastornos del sueño. De cualquier forma, Adamantidis hace hincapié en que aún tendrá que pasar cierto tiempo antes de que aparezcan nuevas estrategias terapéuticas basadas en estos resultados.
El hallazgo fue realizado gracias al uso de la optogenética (una técnica que permite estimular con luz neuronas del cerebro) . Con esta técnica, los científicos lograron controlar neuronas del hipotálamo con pulsos de luz de una escala temporal de milisegundos.
Así demostraron que la activación con luz de las neuronas del circuito neuronal antes mencionado provocaba despertares acelerados, y la activación crónica de un estado de conciencia prolongado. Por el contrario, la silenciación de ese mismo circuito, también con optogenética, establizaba el sueño ligero, e incrementaba su intensidad.
Los científicos deducen, de estos resultados y por analogía, que la hiperactividad de este mismo circuito podría ocasionar insomnio y su hipoactividad hipersomnia, lo que convierte dicha red de neuronas en un nuevo objetivo terapéutico de los trastornos del sueño.
La recuperación de la conciencia
Según los investigadores suizos, la potencia de este sistema o circuito cerebral es tan fuerte, que su activación precipita la recuperación de la conciencia tras la anestesia.
Para ellos, "este es el descubrimiento más emocionante, dadas las limitaciones de los enfoques terapéuticos para la recuperación de un estado vegetativo o de conciencia mínima".
Hasta ahora, la estimulación eléctrica no selectiva del cerebro había sido utilizada para tal fin con cierto éxito, pero los mecanismos cerebrales subyacentes seguían sin estar claros.
El estudio aporta información sobre el circuito cerebral que podría estimularse de manera selectiva para la recuperación de la conciencia y, por tanto, proporciona una hoja de ruta para ayudar a despertar a pacientes en estado vegetativo o mínimamente conscientes.
Además, los resultados duales obtenidos abren nuevas vías de tratamientos médicos adaptados para los trastornos del sueño. De cualquier forma, Adamantidis hace hincapié en que aún tendrá que pasar cierto tiempo antes de que aparezcan nuevas estrategias terapéuticas basadas en estos resultados.
Referencia bibliográfica:
Carolina Gutierrez Herrera, Marta Carus Cadavieco, Sonia Jego, Alexey Ponomarenko, Tatiana Korotkova y Antoine Adamantidis. Hypothalamic feed-forward inhibition of thalamocortical network controls arousal and consciousness. Nature Neuroscience (2015). DOI: 10.1038/nn.4209.
Carolina Gutierrez Herrera, Marta Carus Cadavieco, Sonia Jego, Alexey Ponomarenko, Tatiana Korotkova y Antoine Adamantidis. Hypothalamic feed-forward inhibition of thalamocortical network controls arousal and consciousness. Nature Neuroscience (2015). DOI: 10.1038/nn.4209.
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