Un equipo de investigadores identifica el interruptor del sueño en el cerebro

Hace casi un siglo, el neurólogo y psiquiatra austríaco Constantin von Economo descubrió que los pacientes con lesiones en el hipotálamo rostral a menudo tenían insomnio implacable. Investigaciones posteriores en animales mostraron que las lesiones del área preóptica (POA) reducían el sueño mientras que la estimulación lo aumentaba, pero los mecanismos que hacían esto posible habían permanecido ocultos hasta ahora.

Hace dos décadas, el doctor en medicina Clifford B. Saper, jefe del Departamento de Neurología en Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC), y sus compañeros de investigación, descubrieron un conjunto de células nerviosas que creían que eran el interruptor que apagaba el cerebro, conduciéndolo al sueño. En un nuevo estudio del mismo equipo, publicado hoy en Nature Communications, demuestran en ratones que estas células -localizadas en una región del hipotálamo conocida como núcleo ventrolateral preóptico– es de hecho esencial para el sueño normal.

«Nuestro artículo es la primera prueba de lo que sucede cuando activas las neuronas del núcleo ventrolateral preóptico”, afirma Saper, también profesor de Neurología y Neurociencia en Harvard Medical School. «Estos hallazgos apoyan nuestra observación original de que estas células son esenciales para un sueño normal”.

Trabajando con ratones modificados genéticamente, el equipo de Saper activó artificialmente estas neuronas utilizando muchas diferentes herramientas. En un conjunto de experimentos, los científicos activaron estas neuronas utilizando un haz de láser para activarlas, en un proceso llamado “optogenética”. En otra prueba, utilizaron un compuesto químico para activar selectivamente estas neuronas. En ambos casos, la activación de estas células condujo a un sueño profundo.

Los resultados confirmaron las hipótesis de Saper y sus compañeros: estas neuronas están activas durante el sueño y si se dañan aparece el insomnio. Ésto se comprobó en los experimentos posteriores de Saper con animales y en 2014, en un estudio que tuvo como sujetos a personas mayores que habían perdido células del núcleo ventrolateral preóptico, como parte del proceso natural de envejecimiento.

Sobre la base de ese trabajo anterior, otro equipo de investigadores informó en 2017 de unas conclusiones exactamente opuestas. Experimentos de estimulación de estas neuronas en animales lograban despertar a los sujetos del sueño. En este artículo, el equipo de Saper aclara la aparente contradicción. «Hallamos que cuando estas células nerviosas son estimuladas de una a cuatro veces por segundo, se activan cada vez que son estimuladas, lo que deriva en sueño. Pero si las estimulas más rápido, comienzan a fallar y finalmente dejan de activarse. Nuestros compañeros del otro laboratorio estaban estimulando las células diez veces por segundo, lo que las llevaba a apagarse”.

Además, el equipo de Saper también descubrió que activar estas células causa una caída en la temperatura corporal. Los científicos ya sabían que las temperaturas cálidas activan estas neuronas, y que la temperatura corporal desciende ligeramente durante el sueño, cuando las neuronas VLPO están disparando. «Creemos que por éso necesitamos acurrucarnos bajo una manta caliente para dormir”, añade Saper.

Sin embargo, con la activación continuada de estas células, la temperatura del cuerpo de los ratones caía hasta seis grados centígrados. El equipo de Saper propone que la excesiva activación de estas neuronas puede ser responsable del sueño prolongado y de la bajada de temperatura en los animales que hibernan. El equipo de Saper ya está estudiando la relación entre el sueño y la temperatura corporal.

Fuente: Nature Communications.