Investigadores de Caltech (Instituto Tecnológico de California), en Pasadena, California, Estados Unidos, han identificado un circuito neural en el cerebro que controla la vigilia. Los hallazgos -que se detallan en la edición digital de la revista ‘Neuron’– tienen implicaciones para tratar el insomnio, el exceso…
Investigadores de Caltech (Instituto Tecnológico de California), en Pasadena, California, Estados Unidos, han identificado un circuito neural en el cerebro que controla la vigilia. Los hallazgos -que se detallan en la edición digital de la revista 'Neuron'-- tienen implicaciones para tratar el insomnio, el exceso de sueño y los trastornos del sueño que acompañan a otros trastornos neuropsiquiátricos, como la depresión.
El trabajo se realizó en el laboratorio de Viviana Gradinaru (BS '05), profesora asistente de Biología e Ingeniería Biológica, investigadora del Instituto de Investigación Médica Heritage y directora del Centro de Neurociencia Molecular y Celular del Instituto Tianqiao y Chrissy Chen para Neurociencia en Caltech. Gradinaru y su equipo querían saber cómo superar el cansancio frente a un plazo inminente o el tener que despertarnos por la noche para alimentar a un bebé que llora; es decir, hacer frente a los llamados estímulos salientes, anulando el impulso natural de dormir.
'Para responder a esta cuestión, decidimos examinar una región del cerebro, llamada el núcleo dorsal del rafe, donde hay un grupo poco estudiado de neuronas de la dopamina llamadas neuronas del núcleo dorsal del rafe o neuronas de DRNDA --dice Gradinaru--. Se ha demostrado que las personas que tienen daño en esta parte de su cerebro experimentan somnolencia diurna excesiva, pero no se entiende bien el papel exacto de estas neuronas en el ciclo de sueño/vigilia y si reaccionan a estímulos internos o externos para influir en la excitación'.
Envían señales de excitación
El equipo estudió neuronas DRNDA en ratones, que son un organismo modelo para estudiar el cerebro humano. En primer lugar, el equipo midió la actividad DRNDA, mientras los animales se encontraban con importantes estímulos, como la llegada de un potencial compañero de apareamiento, o una repentina sensación desagradable o alimentos. Las neuronas DRNDA fueron muy activas durante estos eventos, lo que llevó a los científicos a teorizar que las neuronas envían señales de prominencia y excitación, pudiendo entones modular el estado de sueño o vigilia.
'Luego medimos la actividad de DRNDA a lo largo del ciclo de sueño/vigilia y encontramos que estas neuronas son menos activas cuando el animal está durmiendo y aumentan su actividad mientras el animal está despierto -relata el primer autor del documento, Ryan Cho, estudiante de posgrado--. Nuestro objetivo era descubrir si esto era sólo una correlación o si la actividad de las neuronas estaba causando cambios en los estados de sueño-vigilia'.
Los investigadores usaron una técnica llamada optogenética para diseñar células DRNDA que fueran estimuladas por la luz. Después de estimular estas neuronas con luz durante el tiempo que el animal normalmente duerme, Gradinaru y su equipo encontraron que el ratón se despertó del sueño y se mantuvo despierto.
Ocurrió lo contrario cuando la actividad de DRNDA se silenciaba químicamente, era probable que el animal se quedara dormido, incluso frente a estímulos motivacionales importantes, como el olor de un depredador o un compañero de apareamiento. Esto implicaba que la actividad de las neuronas DRNDA verdaderamente gobernó los comportamientos de sueño-vigilia.
Finalmente, los investigadores examinaron el papel de estas neuronas en el despertar por estímulos externos. La actividad de las neuronas se silenció mediante optogenética y se oyó un fuerte ruido mientras los animales dormían. Aunque los ratones de control a menudo se despertaban, los ratones con DRNDA bloqueados a menudo ignoraban el sonido y seguían dormidos.
'Las neuronas DRNDA se encuentran de forma análoga en los seres humanos y aunque no se han estudiado en profundidad, su degeneración se ha correlacionado con somnolencia diurna excesiva en pacientes con trastornos neurodegenerativos como atrofia de múltiples sistemas y demencia de cuerpos de Lewy. Se necesita más trabajo en humanos y para probar el potencial de DRNDA como un blanco terapéutico para el insomnio o la somnolencia, y para los trastornos del sueño que acompañan a otras patologías psiquiátricas como la depresión, el trastorno bipolar y la esquizofrenia'.