Los controles del reloj corporal se despiertan y van a dormir con un mecanismo simple

Después de más de una década, un investigador y sus colegas finalmente descubrieron el mecanismo detrás de cómo el reloj biológico de un animal lo despierta y lo pone a dormir.
Los investigadores creen que debido a que el mecanismo se identificó en ratones, también es probable que exista en humanos.

Los hallazgos del estudio, publicados en Celda, podría conducir a nuevos objetivos farmacológicos para tratar trastornos relacionados con los problemas del reloj corporal, como el desfase horario.

El autor principal Matthieu Flourakis y sus colegas descubrieron que el mecanismo para controlar el ciclo de sueño-vigilia era el mismo tanto en las moscas de la fruta como en los ratones.

"Lo sorprendente es encontrar el mismo mecanismo para el control del ciclo sueño-vigilia en un insecto y un mamífero", dice. "Los ratones son nocturnos, y las moscas son diurnas o activas durante el día, pero sus ciclos de sueño y vigilia se controlan de la misma manera".

El viaje a este descubrimiento comenzó hace 15 años cuando el autor principal, el Dr. Ravi Allada, neurocientífico de la Universidad de Northwestern en Evanston, IL, examinó una mosca de la fruta mutante.

"Nuestro punto de partida para esta investigación fueron las moscas mutantes que carecían de un canal de sodio que caminaron de forma vacilante y tenían ritmos circadianos deficientes", explica el Dr. Allada. "Tomó mucho tiempo, pero pudimos extraer todo, genómica, genética, estudios de comportamiento y mediciones eléctricas de la actividad neuronal, juntos en este trabajo, en un estudio de dos especies".

La necesidad de dormir es producida por un sistema corporal conocido como homeostasis de sueño / vigilia. Este sistema también ayuda a las personas a permanecer dormidas durante la noche para compensar la cantidad de horas que pasan despiertas durante el día.

Las células en el cerebro conocidas como neuronas circadianas son responsables del ciclo sueño-vigilia. En el nuevo estudio, los investigadores descubrieron que un simple mecanismo de oscilación en estas neuronas conducía a la vigilia y al sueño.

Al comienzo del estudio, Flourakis cuestionó si las neuronas circadianas de las moscas mutantes cambiaban a lo largo del día. El equipo descubrió que las neuronas estaban muy activas por la mañana, pero que por la noche hacían muy poco. Su siguiente paso fue descubrir por qué.

Un mecanismo "conservado a lo largo de varios cientos de millones de años de evolución"

Luego, los investigadores descubrieron que la actividad de los canales de sodio altos a principios del día hacía que las neuronas circadianas dispararan más, despertando al animal. Por el contrario, la actividad alta del canal de potasio más tarde en el día hizo que las neuronas fueran menos activas, llevando al animal a dormir.

Como este mecanismo tiene dos "pedales" separados, los investigadores se refieren a él como un "mecanismo de bicicleta". Estos dos pedales oscilan hacia arriba y hacia abajo a lo largo de un período de 24 horas, que rige cuando el reloj del cuerpo de la criatura le dice que se despierte o se vaya a dormir.

Una vez que se estableció el mecanismo de la bicicleta, los investigadores querían saber si estaba presente en un animal más similar a los humanos que la mosca de la fruta. Para probar esto, examinaron el núcleo supraquiasmático del ratón, un área del cerebro que consta de 20,000 neuronas que controlan el reloj de su cuerpo.

Se sorprendieron al descubrir que las corrientes de sodio y potasio estaban activas en el cerebro del ratón de la misma manera. El Dr. Allada describe las implicaciones del descubrimiento en ratones:

"Esto sugiere que el mecanismo subyacente que controla nuestro ciclo de sueño-vigilia es antiguo. Este mecanismo de oscilación parece conservarse a lo largo de varios cientos de millones de años de evolución. Y si está en el ratón, también es probable en los humanos".

El equipo cree que si desarrollan una comprensión más completa de este mecanismo de bicicleta, es concebible que en el futuro, las personas puedan alterar sus relojes corporales para adaptarse a su situación, un desarrollo que sería bienvenido entre los miles que trabajan en patrones de turno fuera de las horas de trabajo tradicionales.

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