Un equipo de neurocientíficos ha identificado un circuito neuronal en el cerebro que regula el sueño REM, la fase del sueño nocturno de los mamíferos en la que se producen las ensoñaciones, y demostrado que el sueño REM controla la fisiología de la otra fase importante del sueño, la llamada no -REM (NREM). Hasta ahora, la identidad de las neuronas que controlan el sueño REM y su función en el sueño había sido motivo de controversia debido a la falta de métodos genéticos precisos para estudiar el cerebro mientras duerme.
Los autores de este trabajo japonés, dirigido por Shigeyoshi Itohara, del Instituto de Ciencias del Cerebro de RIKEN, en Japón, y Yu Hayashi, del Instituto Internacional de Medicina Integrativa del Sueño de la Universidad de Tsukuba (WPI-IIIS), en Japón, detallan sus hallazgos en un artículo que se publica esta semana en la revista 'Science'.
El estudio comenzó cuando el equipo se dio cuenta de que muchas células en el área del Puente de Varolio, donde se sospechaba que estaba el control del sueño REM, en realidad eran visitantes de un área del cerebro distante, llamada el labio rómbico, durante el desarrollo embrionario temprano. El equipo razonó que si podían marcar células de los labios rómbicos, sería posible seguir su migración al Puente y artificialmente reactivarlas durante el sueño, pero no existía tal método hasta hace poco.
La técnica genética empleada implicó a ratones transgéticos que expresan un receptor DREADD (receptor diseñado exclusivamente para activarse por fármacos diseñados) en las células de los labios rómbicos que expresan Atoh1 durante la etapa de desarrollo y que luego emigran al Puente.
Los investigadores aplicaron un fármaco que se une al receptor llamado CNO para activar las células en el Puente durante el sueño medido medidas mediante la observación de la actividad cerebral con electrodos colocados en la cabeza.
Los datos mostraron que la activación de las células Atoh1 que son excitatorias podría suprimir el sueño REM, lo que lleva a un aumento de sueño NREM. También se identificó un segundo conjunto de células inhibitorias de REM que están aguas abajo de las células Atoh1.
Después de identificar las células responsables de la inhibición de sueño REM, los expertos pasaron a examinar el papel de la fase REM en la fisiología general de sueño. Realizaron grabaciones de los cerebros de los ratones durante el sueño NREM que se caracteriza por grandes ondas lentas de actividad que se extienden a través del cerebro, en contraste con la actividad relativamente tranquila y desincronizada en el sueño REM.
Utilizando el sistema DREADD, acortaron o alargaron el sueño REM y se sorprendieron al encontrar que la amplitud de las ondas lentas durante el sueño NREM posterior se volvió correspondientemente más pequeña o más grande. Los resultados demuestran por primera vez que las fases del sueño interactúan en una jerarquía, con el sueño NREM bajo el control del sueño REM.
Los resultados tienen implicaciones sobre cómo y por qué el sueño en los mamíferos evolucionó a su estructura actual de dos fases. Se sabe que las nuevas experiencias durante la vigilia se almacenan en el cerebro durante el sueño NREM posterior y que las ondas lentas juegan un papel importante en este proceso. Con base en el estudio actual, el sueño REM también contribuye a este proceso, debido a que la generación de ondas lentas durante el sueño NREM se basa en el sueño REM.