Durante la vigilia, el cerebro se mantiene en un estado activo o despierto por la acción de dos sistemas principales de células nerviosas que utilizan como neurotransmisores ya sea acetilcolina o monoaminas, tal como la norepinefrina, serotonina, dopamina e histamina. Las células nerviosas en la parte superior del puente y en el cerebro medio que principalmente contienen acetilcolina envían aferencias para activar el tálamo. Cuando el tálamo es activado, provee a su vez información de los sistemas sensoriales a la corteza cerebral acerca del mundo que nos rodea. Otras células nerviosas en el tallo cerebral superior, conteniendo en su mayoría norepinefrina, serotonina y dopamina, envían sus proyecciones directamente al
30 Brain FaCts|sueño soCietyFor neurosCienCe
hipotálamo, al cerebro basal anterior y a la corteza cerebral. En el hipotálamo son acompañadas por células que contienen el neuro- transmisor orexina y por otro grupo que contiene histamina, y por neuronas en el cerebro basal anterior que contienen acetilcolina o GABA, todas ellas que a su vez envían proyecciones directamente a la corteza. Esto activa a la corteza cerebral de tal manera que las aferen- cias del tálamo son interpretadas fielmente durante la vigilia.
Durante el sueño MOR, las células nerviosas colinérgicas activan al tálamo, produciendo un patrón de EEG que es similar al de la vigi- lia, pero la vía directa de las monoaminas del tallo cerebral superior a la corteza cerebral está inactiva. Como resultado, la proyección del tálamo a la corteza cerebral se percibe como ensoñación. Cuando las células nerviosas que contienen a los neurotransmisores monoamíni- cos están activas, suprimen la ocurrencia del sueño MOR.
Los grupos celulares del tallo cerebral que controlan el despertar están, a su vez, influenciadas por dos grupos de células nerviosas en el hipotálamo, que es la parte del cerebro que controla los ciclos bási- cos del cuerpo. Un grupo de células nerviosas, en el núcleo preóptico ventrolateral, contiene al neurotransmisor inhibitorio galanina y al GABA. Cuando las neuronas del preóptico ventrolateral disparan, se piensa que apagan sistemas del despertar, causando el sueño. El daño al núcleo preóptico ventrolateral produce insomnio irreversible.
Un segundo grupo de células nerviosas en el hipotálamo lateral promueve la vigilia y suprime el sueño MOR. Ellas contienen al neurotransmisor orexina, que provee una señal excitatoria al sistema de despertar, particularmente a las neuronas monoaminérgicas. En experimentos en los que el gen para el neurotransmisor orexina se eliminó experimentalmente en ratones, los animales se convirtie- ron en narcolépticos. De manera similar, en dos especies de perros que de manera natural tienen narcolepsia, se ha descubierto una anormalidad en el gen para el receptor a orexina tipo 2. Aunque los humanos con narcolepsia raramente tienen defectos genéticos en la señalización de orexina, la mayoría desarrolla la alteración en su adolescencia o 20s debido a la pérdida de orexina en las células ner- viosas. Estudios recientes muestran que en humanos con narcolepsia, los niveles de orexina en el cerebro y fluido espinal son anormal- mente bajos. Así, la orexina parece jugar un papel crítico en activar
el sistema monoaminérgico y en prevenir transiciones anormales, particularmente hacia el sueño MOR.
Dos señales principales controlan nuestra necesidad de sueño y su circuito. El primero es la homeostasis, o la necesidad del cuerpo de buscar un equilibrio de vigilia seguido por el descanso y sueño. Se han sugerido varios mecanismos para la señal de acumulación de sueño. La evidencia sugiere que los niveles de un químico llamado adenosina, que está ligado a la energía del cerebro y homeostasis activa, incrementan en el cerebro durante la vigilia prolongada y que estos niveles modulan la homeostasis del sueño. De manera intere- sante, la droga cafeína, que es ampliamente usada para prevenir la somnolencia, actúa como un bloqueador de adenosina.
Si un individuo no consigue sueño suficiente, la falta de sueño se acumula progresivamente y lleva a una reducción de la función mental. Cuando nuevamente viene la oportunidad de dormir, el individuo dormirá mucho más, para “recuperar” la falta. La deuda de sueño de ondas lentas es la que usualmente se “paga” primero.
La otra influencia principal sobre los ciclos de sueño es el sistema de tiempo circadiano del cerebro. El núcleo supraquiasmático es un pequeño núcleo de células nerviosas en el hipotálamo que actúa como un reloj maestro. Estas células expresan proteínas reloj, que se integran a un ciclo bioquímico de alrededor de 24 horas, estableciendo la ritmi- cidad para los ciclos diarios de actividad, sueño, liberación de hormo- nas y otras funciones corporales. El núcleo supraquiasmático también recibe proyecciones directamente de la retina, y el reloj puede ser reiniciado por la luz de tal manera que queda ligado al mundo externo de día-noche. El núcleo supraquiasmático provee señales a un área del cerebro adyacente, llamado núcleo subparaventricular, que a su vez contacta al núcleo dorsomedial del hipotálamo. El núcleo dorsomedial a su vez contacta al núcleo preóptico ventrolateral y a las neuronas de orexina que regulan directamente el sueño y la vigilia.
EL CEREBRO EN VIGILIA Y SUEÑO. La vigilia se mantiene por la activi- dad en dos sistemas de neuronas. Las neuronas que sintetizan el neurotrans- misor acetilcolina están localizadas en dos centros principales del despertar, uno en el tallo cerebral (vías verdes) y uno en el cerebro anterior (vías rojas). El centro del despertar del tallo cerebral suministra la acetilcolina para el tálamo y el tallo cerebral, y el centro del despertar del cerebro anterior su- ministra la de la corteza cerebral. La sola activación de estos centros puede crear sueño de movimientos oculares rápidos. La activación de otras neuro- nas que sintetizan a los neurotransmisores monoaminérgicos tales como la norepinefrina, serotonina e histamina (vías azules) se necesita para la vigilia.
31
estrés|Brain FaCts
soCietyFor neurosCienCe