Dormir lo suficiente y con la calidad adecuada es fundamental para mantener sanos tanto el cuerpo como la mente.
Ahora, un equipo de investigadores del MIT ha avanzado un paso más hacia la posibilidad de producir patrones de sueño natural.
En un artículo publicado hoy en Proceedings of the National Academy of Sciences, los investigadores describen cómo lograron inducir un periodo de sueño de movimientos oculares rápidos (REM), también conocido como sueño onírico, en ratones mediante una técnica que dirige luz directamente a las neuronas de los ratones.
El sueño ayuda al cerebro a recuperarse y restaurarse, además de permitirle procesar recuerdos. También contribuye a garantizar que el sistema inmunitario y otros sistemas del organismo funcionen correctamente.
Las distintas fases del sueño natural aportan beneficios diferentes, afirma el líder del equipo, Emery Brown, profesor Edward Hood Taplin de Ingeniería Médica del MIT. Estudios en roedores han demostrado, por ejemplo, que el aprendizaje ocurre durante el sueño REM, mientras que el sueño de ondas lentas, también conocido como fase tres del sueño no REM, es el más importante para sentirse descansado y renovado.
Sin embargo, estos beneficios para la salud solo se obtienen con el sueño natural —es decir, con periodos alternos de 90 minutos de sueño no REM y REM— y no existen fármacos capaces de inducir este estado.
«Lo que hacen es provocar sedación», afirma Brown. «Si tiene suerte, la sedación permite que sus mecanismos naturales del sueño tomen el control».
Objetivo: crear sueño natural
Para desarrollar mejores métodos que permitan crear sueño natural, primero los investigadores deben estudiar hasta qué punto se pueden producir por separado las distintas fases del sueño y, en última instancia, de forma conjunta, afirma Brown.
Estudios anteriores han indicado que las neuronas llamadas células colinérgicas están activas tanto durante la vigilia como durante el sueño REM, afirma la autora principal del artículo, Christa Van Dort, investigadora posdoctoral del grupo de Brown en el Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas del MIT. «Había muchas pruebas iniciales de que las neuronas colinérgicas intervenían en este proceso, pero nadie podía afirmar realmente si la activación de estas células específicas era responsable de la transición al sueño REM», explica.
Para investigar si las neuronas colinérgicas podían inducir el sueño REM, el equipo utilizó una técnica llamada optogenética, en la que se emplea un dispositivo de fibra óptica montado en la cabeza para dirigir luz a un grupo específico de neuronas.
Primero se sensibilizan las neuronas a la luz mediante una proteína presente en las algas. Esta proteína responde a ciertas longitudes de onda de la luz, lo que permite que las algas se desplacen, explica Van Dort. «En 2005, investigadores de la Universidad de Stanford lograron introducir esta proteína de las algas en células de mamíferos», señala. «Se dieron cuenta de que, si se introducía la proteína en ciertos tipos de neuronas, se podía dirigir luz hacia ellas para activarlas y controlar la actividad cerebral a nivel de una sola célula».
Van Dort y sus colegas aplicaron la técnica a un ratón que expresa esta proteína de las algas en las neuronas colinérgicas. «De este modo, logramos hacer que los ratones entraran en sueño onírico», afirma Van Dort.
Descubrieron que la activación de las neuronas colinérgicas durante el sueño no REM aumentaba el número de episodios de sueño REM de los ratones. Al analizar los episodios, observaron que coincidían estrechamente con los periodos naturales de sueño REM.
Un paso hacia la inducción de patrones de sueño natural
La técnica ayuda a esclarecer el mecanismo que controla el sueño REM y representa un paso hacia la comprensión de cómo diseñar el sueño natural en las personas, afirma Van Dort. Los fármacos que utilizan actualmente las personas con insomnio suprimen tanto el sueño REM como las fases más profundas del sueño no REM y, en cambio, inducen un estado de sueño muy ligero. «Comprender cómo se controla cada componente del sueño puede ayudarnos a diseñar una forma de reproducir el sueño natural con distintos fármacos en el futuro», señala.
Mientras tanto, inducir por sí solo un mayor número de episodios de sueño REM podría utilizarse para mejorar el aprendizaje y la memoria de las personas, afirma Brown.
Ahora, los investigadores estudian cómo se conecta el sistema colinérgico con otras áreas del cerebro que también se han identificado como importantes para la producción del sueño REM. Asimismo, están desarrollando experimentos que esperan que conduzcan a producir un sueño no REM de mejor calidad, explica Van Dort.
«El objetivo a largo plazo es comprender realmente qué controla cada fase del sueño no REM y REM, y luego inducir ambas de forma selectiva y reproducir el ciclo normal de las fases del sueño», afirma.
El control colinérgico del sueño REM ha sido objeto de controversia durante mucho tiempo, ya que los trabajos anteriores no habían logrado activar selectivamente solo estas neuronas, afirma Robert McCarley, profesor de Psiquiatría de la Facultad de Medicina de Harvard, quien no participó en esta investigación. «Este estudio pionero utilizó el control optogenético de la actividad de las neuronas colinérgicas para aportar pruebas de que la inducción del sueño REM se produce mediante la actividad de las neuronas colinérgicas, aquellas que utilizan el neurotransmisor acetilcolina», afirma McCarley.
«Lo emocionante de este estudio es el uso de la optogenética para arrojar nueva luz sobre un enigma que lleva décadas sin resolverse; además, anuncia una nueva era en la neurofisiología del sueño REM mediante la optogenética», afirma.
Este artículo se publica en colaboración con MIT News. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autora: Helen Knight escribe para MIT News
Imagen: Delegados descansan durante una pausa de una sesión plenaria de la ONU. REUTERS/Enrique Castro-Mendivil
