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Cómo el cerebro controla el sueño




Dormir es usualmente considerado un estado todo o nada: El cerebro está ya sea despierto o completamente dormido. Sin embargo, neuro-científicos del MIT han descubierto un circuito del cerebro que puede provocar que pequeñas regiones del cerebro queden dormidas o estén menos alertas, mientras que el resto permanece despierto.

Este circuito inicia en una estructura cerebral conocida como el núcleo talámico reticular (NTR), el cual trasmite señales al tálamo y la corteza cerebral, produce bolsas lentas que agita la onda cerebral característica del sueño profundo. Oscilaciones lentas también ocurren durante el coma y anestesia general, y están asociadas con disminución de la excitación. Con suficiente actividad NTR, estas ondas pueden hacerse cargo del cerebro entero.

Los investigadores creen que el NTR puede ayudar al cerebro a consolidar nuevos recuerdos por coordinar ondas lentas entre diferentes partes de el cerebro, permitiendoles compartir información más fácilmente.

"Durante el sueño, regiones específicas del cerebro quizás tienen ondas lentas al mismo tiempo, porque necesitan intercambiar información entre sí, mientras que otras no" dice Laura Lewis, una investigadora afiliada al Departamento del Cerebro y Ciencias Cognitivas de MIT y una de las autoras líder del nuevo estudio, quien aparece hoy en la publicación eLife.

El NTR puede también ser responsable por lo que pasa en el cerebro cuando previo al sueño la gente experimenta breves sensaciones de "fuera de zona" mientras forcejean por permanecer despiertos, dicen los investigadores.

El otro autor del primer articulo es Jakob Voigts, un estudiante graduado en cerebro y ciencias cognitivas. Los autores senior son Emery Brown, Edward Hood Taplin profesor de Ingeniería médica y neurociencia computacional en el MIT y anestesiólogo en el Hospital General de Massachsetts, y Michel Halassa, un profesor asistente en la Universidad de New York. Otros autores son MIT investigador afiliado Francisco Flores y Matthew Wilson, el Profesor en Neurobiología y miembro del Instituto para Aprender y Memoria Picower del MIT Sherman Fairchild.

Contro local

Hasta ahora, mucha investigación del sueño se ha enfocado en el control global del sueño, el cual ocurre cuando el cerebro entero esta inundado de ondas lentas - oscilaciones de la actividad cerebral creadas cuando conjuntos de neuronas están silenciadas por breves períodos.

Sin embargo, recientes estudios han demostrado que los animales privados del sueño pueden demostrar ondas lentas en partes de su cerebro mientras ellos están despiertos, sugiriendo que el cerebro puede también controlar la atención en un nivel local.

El equipo MIT comenzó su investigación del control local de vigilancia o somnolencia con el NTR porque su localización física lo hace perfectamente posicionado para jugar un rol en el sueño, dice Lewis. El NTR rodea el tálamo como una cáscara y puede actuar como un guardián para la información sensorial que entra en el tálamo, el cuál luego envía información a la corteza para fomentar el procesamiento.

Usando optogenética, una técnica que permite a los científicos estimular o silenciar neuronas con luz, los investigadores encontraron que si estimulaban lentamente el NTR en ratones despiertos, ondas lentas aparecían en una pequeña parte de la corteza. Con más estimulación, la corteza entera mostró ondas lentas.

"También encontramos que cuándo induces estas ondas lentas a través de la corteza, los animales comienzan a actuar comportándose com
o somnolientos. Ellos dejarán de moverse alrededor, su tono muscular decaerá" dice Lewis.
Los investigadores creen que el NTR pone a punto el control del cerebro sobre regiones cerebrales locales, mejorando o reduciendo las ondas lentas en ciertas regiones así que estas áreas pueden pueden comunicarse entre sí, o inducir áreas a estar menos alertas cuando el cerebro esta muy somnoliento. Esto puede explicar lo que pasa en los humanos cuando están privados de sueño y momentáneamente fuera de la zona sin quedar realmente dormido.

"Estoy inclinada a pensar que eso pasa porque el cerebro empieza una transición en el sueño y algunas regiones locales del cerebro se vuelven soñolientas aún si udted se fuerza a sí mismo a permanecer despierto", dice Lewis.

"La solidez de este documento es que es el primero en usar la optogenética para tratar de diseccionar el papel de la parte del sistema de circuitos del tálamo cortical en generar ondas lentas en la corteza" dice Mark Opp, un profesor de anestiosología y medicamentos para el dolor de la Universidad de Washington quien no fue parte del equipo de investigación.

Sueño natural y anestesia general

La comprensión de cómo el cerebro controla la excitación podría ayudar a los investigadores a diseñar nuevas drogas para el sueño y anestésicos que produzcan un estado más similar al sueño natural. La estimulación del NTR puede inducir un profundo estado de sueño no similar al REM, e investigaciones anteriores por Brown y colegas descubrieron un circuito que haría funcionar el sueño REM.

Añade Brown, "El NRT es rico en sinapsis-conecciones en el cerebro-- que liberan los neurotransmisores GABA. Sin embargo, el NRT está casi sin duda en un sitio de acción de muchas drogas antestésicas, dado que numerosas clases de ellas actúan en estas sinapsis y producen lentas ondas como uno de sus rasgos característicos."

Trabajos anteriores por Lewis y colegas han mostrado que a diferencia de las ondas lentas de sueño, bajo anestesia general las ondas lentas no están coordinadas, proponiendo un mecanicismo de por qué estas drogas afectan el intercambio de información en el cerebro y producen inconsciencia.

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Fin!
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1Comment
xy66613

interesante 😁

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