¿Cuáles son las partes del cerebro asociadas al sueño?
Está claro que el sueño es un proceso muy importante para la vida de los seres vivos, pero... ¿Qué áreas del cerebro están implicadas en el acto de dormir? ¿Qué relaciones entre ellas permiten la aparición de cada fase del sueño?
En este artículo describiremos como es el proceso de sueño, que fases lo constituyen, así como qué regiones del cerebro está implicada, se activa o se inhibe en cada fase, es decir, que áreas están vinculadas al control neural del sueño.
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Definición y fases del sueño
El sueño es un estado producido por una disminución de la conciencia que permite el descanso tanto corporal como cerebral. Se produce una disminución de la actividad del cerebro generada por la fatiga. Dormir es una necesidad básica, vital, siendo fundamental un buen funcionamiento y regulación de las distintas regiones implicadas en este proceso para que el ser vivo se encuentre en estado óptimo y pueda seguir vivo.
En el estado de vigilia la actividad eléctrica del cerebro se encuentra desincronizada con ondas de frecuencia rápida denominadas ondas Beta. Cuando el sujeto se encuentra en situación de reposo, relajado, las ondas se vuelven un poco más lentas dando lugar a las ondas Alfa.
Durante el sueño se distinguen dos etapas principales: sueño NREM o de ondas lentas, y sueño REM, también denominado sueño paradójico porque las ondas vuelven a aumentar su frecuencia generando, del mismo modo que en la vigilia, ondas Beta.
En la sueño REM a parte del aumento de la frecuencia en la actividad cerebral se observa un aumento también de los movimientos oculares, desincronizaciones y una disminución del tono muscular.
El sueño NREM es necesario para que el cerebro descanse y se recupere de la actividad producida durante la vigilia; por otro lado, el sueño REM se vinculará sobre todo con los procesos de aprendizaje, consolidando la información obtenida durante el día.
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Las partes del cerebro vinculadas al sueño: bases orgánicas del acto de dormir
En un primer momento se creyó que el sueño actuaba como un proceso pasivo producido por las desaferencias sensoriales, falta de estimulación. Pero el neuropsicólogo Giuseppe Moruzzi probó que la formación reticular mesencefálica, situada en el tronco encefálico, tiene la función de generar la vigilia; por su parte, el bulbo raquídeo es el encargado de inhibir la estructura anterior permitiendo el descanso.
De este modo, este científico pudo afirmar, dada la función inhibitoria del bulbo raquídeo, que el sueño es un proceso activo.
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Áreas del cerebro implicadas en el sueño NREM
Como ya hemos apuntado, en esta fase del sueño se presenta una disminución de la actividad cerebral, permitiendo que el cerebro descanse y se recupere.
Se ha visto especialmente importante para el proceso de sueño la función del área preóptica ventrolateral, situada en el hipotálamo lateral, región del cerebro relacionada mayoritariamente con la función endocrina, con las hormonas. Se comprobó en distintos experimentos con animales que la lesión o destrucción de esta área provoca insomnio total, dificultad para dormir, contrariamente, su estimulación genera sopor y somnolencia.
El neurotransmisor GABA, mensajero implicado con la disminución de la actividad cerebral, es proyectado desde el área preóptica ventrolateral al núcleo tuberomamilar, situado también en el hipotálamo, a la protuberancia dorsal situada en el tronco del encéfalo, al núcleo rafe ubicado en el tronco del encéfalo y encargado de la producción de serotonina, y al locus coeruleus, localizado también en el tronco del encéfalo y vinculado a la producción del neurotransmisor noradrenalina. Estas proyecciones provocan la inhibición de estas áreas.
Como hemos señalado al principio, el área preóptica ventrolateral se relaciona con la disminución de la activación y por tanto con el sueño; este hecho se reafirma con la función inhibitoria que produce a las áreas antes mencionadas del hipotálamo y del tronco del encéfalo. Se ha comprobado también que estas regiones se relacionarían con la activación cerebral y comportamental.
Del mismo modo, también se ha observado la existencia de un circuito de inhibición recíproca denominado “oscilador flip-flop”, en este circuito se produce la inhibición alterna del área preóptica ventrolateral y de las regiones del tronco y del hipotálamo que proyectan, esto significa que la activación de uno provocará la desactivación del otro, de este modo no podrán encontrarse funcionando los dos, permitiendo alternan periodos de sueño y de vigilia.
Por otro lado, se ha advertido que este circuito no siempre funciona bien y se pueden producir desequilibrios y descompensaciones dando lugar a trastornos del sueño-vigilia como es el caso de la narcolepsia, la cataplejía (se produce una pérdida del tono muscular), la parálisis del sueño y las alucinaciones hipnagógicas.
De igual forma, se ha comprobado que son las neuronas hipocretinérgicas del hipotálamo lateral (es decir, las neuronas que secretan hipocretina), las encargadas de regular y estabilizar el circuito alterno de sueño-vigilia, el oscilador flip-flop, haciendo, que se mantenga encendido y permitiendo así que el individuo o animal permanezca en estado de vigilia o despierto.
Asimismo, también se ha visto que la actuación de la adenosina, sustancia que aparece después de la actividad cortical, sobre el prosencéfalo basal (relacionado principalmente con las funciones cognitivas como la atención y el aprendizaje), produce inhibición o desactivación de este, permitiendo de esta manera la aparición del sueño.
Por otro lado, la adenosina también puede actuar desactivando las neuronas hipocretinérgicas del hipotálamo lateral, vinculadas con el estado de vigilia, como hemos visto.
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Áreas del cerebro implicadas en el sueño REM
Como ya mencionamos en los primeros apartados, la actividad u ondas cerebrales durante el sueño REM son similares a las de la vigilia, mostrando una alta frecuencia eléctrica observada con la técnica del electroencefalograma.
Un signo característico y distintivo de la fase REM es la aparición de ondas PGO (protuberancia-geniculado-occipital), señalando de este modo que el individuo se encuentra en REM. Las ondas PGO son unas grandes y breves ondas eléctricas que se inician en la protuberancia, dirigiéndose a los núcleos geniculados laterales y posteriormente al lóbulo occipital, concretamente a la corteza visual primaria.
La región con mayor implicación en el suelo REM es la protuberancia dorsolateral, que está formada por neuronas colinérgicas, productoras del neurotransmisor acetilcolina. Esta región es inhibida por los núcleos del rafe y el locus coeruleus, antes citados, mediante la proyección de noradrenalina y serotonina respectivamente y de este modo permitiendo y apareciendo el sueño NREM o el estado de vigilia.
De igual manera, se ha observado que el área peribraquial, situada en la protuberancia, que se encuentra constituida por el núcleo tegmental pedúnculopontino y laterodorsal, juntamente con el núcleo reticular intermedio superior, están formados por neuronas colinérgicas productoras de acetilcolina, que como hemos dicho una de sus funciones es controlar el sueño REM.
Así, según la región donde proyecten las neuronas colinérgicas, darán lugar o permitirán distintas funciones de la fase REM: las proyecciones al tálamo (una de las principales regiones de paso de información del cerebro) y al prosencéfalo basal permiten la activación y la desincronización cortical, y las conexiones con el núcleo geniculado lateral permiten o se relacionan con la ondas PGO.
Igualmente se ha considerado que las proyecciones al tectum del mesencéfalo, situado en el tronco del encéfalo, controlan los movimientos oculares rápidos, y la vinculación con el área preóptica lateral podría relacionarse con la erección del pene durante el sueño.
Por último, las conexiones con las neuronas del núcleo magnocelular del bulbo raquídeo, localizado también en el tronco del encéfalo, permiten que este inhiba a las motoneuronas de la médula espinal produciendo así atonía muscular, pérdida del tono muscular, típica del sueño REM.
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Áreas implicadas en la activación cerebral
Es interesante conocer también qué zonas del cerebro están relacionadas con la activación o arousal, ya que serán importantes y participarán en el control neural del sueño.
La principal región implicada con la actividad cerebral es el sistema activador reticular ascendente, también conocido con el nombre de SARA. Este está constituido por neuronas de la parte superior del tronco encefálico, por el hipotálamo y por el prosencéfalo basal. Estas vías conectan el tálamo y la corteza cerebral, dejándoles transmitir y responder correctamente a los inputs sensoriales.
Si se produce una lesión o daño en este sistema, aparecerá una alteración y disminución de la conciencia. De este modo, un óptimo funcionamiento del SARA dará lugar un correcto estado de vigilia, no permitiendo los estados de relajación o sueño.