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Los trastornos del sueño afectan a un número cada vez mayor de personas y pueden tener consecuencias graves para su salud. El sueño de los mamíferos se compone de ciclos entre dos estados: el sueño sin movimientos oculares rápidos (NREM) y el sueño con movimientos oculares rápidos (REM). Sin embargo, las reglas que rigen estos ciclos siguen siendo poco conocidas. Un estudio dirigido por la profesora Anita Lüthi, investigadora del Departamento de Neurociencias Fundamentales de la Facultad de Biología y Medicina de la Universidad de Lausana (UNIL), muestra por primera vez que el “locus coeruleus” (LC), una región del tronco encefálico, está implicado en la organización del sueño.
Hasta ahora se sabía que el LC era el principal regulador de la capacidad de reacción ante situaciones difíciles durante la vigilia, no durante el sueño. El estudio realizado por Anita Lüthi y publicado en “Nature Neuroscience” muestra ahora que el LC determina cuándo es posible la transición entre los dos estados de sueño, lo que demuestra que esta área cerebral es crucial para la ciclicidad normal de los estados de sueño. Además, el equipo descubrió que las experiencias durante el día, en particular el estrés, alteran la actividad del LC durante el sueño y dan lugar a un ciclo de sueño desorganizado y despertares demasiado frecuentes. Estos descubrimientos proporcionan información crucial para una mejor comprensión de los trastornos del sueño y podrían conducir a mejores tratamientos.
REDEFINICIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL SUEÑO
El LC, reconocido desde hace tiempo como el centro de producción de noradrenalina (la hormona principal que regula nuestra capacidad de responder a los desafíos ambientales movilizando el cerebro y el cuerpo), es esencial para la vigilia cognitiva. Durante el sueño, su actividad se vuelve fluctuante, alternando entre picos y valles a intervalos de unos 50 segundos. El papel de esta actividad ha sido poco comprendido hasta ahora. Gracias a la implementación de tecnologías avanzadas, los neurocientíficos de la UNIL han podido dirigirse específicamente a las vías neuronales en esta región del cerebro en ratones. “Descubrimos que tanto los picos como los valles de la actividad fluctuante del LC desempeñan un papel clave en la organización del sueño. Este es un nuevo elemento estructural del sueño; funciona de alguna manera como un reloj”, explica Georgios Foustoukos, uno de los tres autores principales del estudio.
Los resultados muestran que el sueño está compuesto por unidades estructurales desconocidas hasta ahora, durante las cuales se coordinan secuencialmente dos funciones. Durante los picos de actividad del LC, una parte del cerebro subcortical entra en un estado más parecido a la vigilia, gracias a la noradrenalina, lo que permite una vigilancia inconsciente hacia el entorno y los peligros potenciales. Por el contrario, durante los valles, son posibles las transiciones al sueño REM.
SUEÑO REPARADOR
En condiciones normales, el sueño NREM humano consta de cuatro etapas distintas que incluyen las etapas más profundas del sueño. El sueño REM, por otro lado, se caracteriza por una alta actividad cerebral asociada con los sueños y ocupa aproximadamente una cuarta parte de la noche. Una noche típica alterna, de manera coordinada, entre estados NREM y REM, lo que permite que el cuerpo y la mente descansen y se recuperen. Los neurocientíficos de la UNIL han identificado al LC como el guardián de estas transiciones, controlando con precisión cuándo puede ocurrir el cambio del sueño NREM al REM, especialmente en los momentos en que su actividad es baja.
Por el contrario, los científicos descubrieron que cuando la actividad de LC es elevada, se libera más noradrenalina en el cerebro, lo que hace que ciertas áreas del cerebro sean más propensas a excitarse, pero sin llegar a despertar al organismo. Este estado representa un tipo de excitación hasta ahora desconocido que genera una vigilancia hacia el entorno y el cuerpo durante el sueño, facilitando un despertar completo y rápido en caso de emergencia. “En otras palabras, el cerebro está semidespierto a nivel subcortical mientras está dormido a nivel cortical”, afirma Anita Lüthi.
ESPERANZA PARA LOS TRASTORNOS DEL SUEÑO
Otra de las conclusiones importantes de este estudio es que las experiencias estresantes durante la vigilia en ratones pueden alterar el sueño aumentando la actividad de las células LC, lo que retrasa el inicio del sueño REM y fragmenta el sueño NREM al provocar demasiados despertares. Estos efectos afectan tanto a las partes subcorticales como a las corticales del cerebro. Para Anita Lüthi, los resultados abren el camino a nuevas aplicaciones clínicas para las personas que sufren trastornos del sueño: “Nuestros descubrimientos pueden ayudar a comprender mejor los trastornos del sueño asociados a trastornos de salud mental como la ansiedad u otros trastornos del sueño. Además, ofrecen vías para nuevos tratamientos, como el uso de las células LC como biomarcador para controlar y potencialmente corregir los ciclos de sueño. El punto fuerte de nuestro trabajo es que acercamos la actividad neuronal del cerebro dormido un paso más a las mediciones del sueño humano que conocemos en el hospital”. Se han iniciado colaboraciones clínicas con el Hospital Universitario de Lausana (CHUV) para evaluar si los mecanismos identificados en ratones pueden aplicarse al sueño humano.
Por último, el estudio también proporciona pistas para comprender mejor el sueño a través de la evolución de las especies. A diferencia de los mamíferos, con sus dos estados de sueño claramente distintos, algunas especies arcaicas como los reptiles no muestran una dualidad tan bien definida. Sin embargo, varios reptiles presentan dos tipos de sueño que se alternan durante un período de unos 50 segundos. Esto sugiere que ya existían precursores de la actividad de LC para estructurar su sueño antiguo.
PIE DE FOTO EXTENDIDO:
El trazo verde de la izquierda muestra la actividad fluctuante del locus coeruleus durante el sueño normal en un ratón. El trazo de la derecha muestra al mismo ratón después de haber sido expuesto a una fase de estrés durante el día. Los ciclos de su sueño se interrumpen y se despierta con más frecuencia debido a fluctuaciones más fuertes en la actividad neuronal del locus coeruleus.