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¿Cómo anulamos la somnolencia? Región cerebral identificada

Un artículo publicado esta semana en la revista Neurona busca en una región del cerebro involucrada en el estado de vigilia. Los hallazgos podrían ayudar a diseñar tratamientos para condiciones tales como insomnio y trastornos del sueño relacionados con la depresión.
Un nuevo estudio investiga la región del cerebro responsable de la vigilia.

La mayoría de nosotros, en algún momento de nuestras vidas, lucharemos contra nuestro estado de vigilia. Si nos sentimos demasiado somnolientos cuando necesitamos estar despiertos o si nos sentimos demasiado despiertos cuando estamos desesperados por dormir un poco, la lucha es real.

Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), los trastornos del sueño y la vigilia afectan a entre 50 y 70 millones de adultos en los Estados Unidos.

Aunque ha habido grandes avances en el campo de la ciencia del sueño, el área del cerebro responsable de la vigilia ha permanecido esquiva.

Un equipo de investigación recientemente se propuso comprender cómo el cerebro humano logra la vigilia en momentos de necesidad. Por ejemplo, una fecha límite apremiante o un bebé llorando en el medio de la noche son ambos eventos que nos permiten anular nuestro deseo de dormir.

Los científicos querían descubrir cómo logramos revertir el cansancio frente a los llamados estímulos sobresalientes.

El equipo fue dirigido por Viviana Gradinaru, profesora asistente de biología e ingeniería biológica, y directora del Centro de Neurociencia Molecular y Celular del Tianqiao y el Instituto Chrissy Chen de Neurociencia en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena.

El núcleo del rafe dorsal y la vigilia

El equipo enfocó su energía en una parte particular del cerebro. "Decidimos examinar una región del cerebro llamada núcleo del rafe dorsal, donde hay un grupo poco estudiado de neuronas dopaminérgicas llamadas neuronas del núcleo del rafe dorsal o neuronas DRNDA", dice el profesor Gradinaru.

Eligieron esta región en particular porque estudios anteriores han mostrado una asociación entre la actividad en el núcleo del rafe dorsal y los ciclos del sueño. Esta relación se conoce desde hace décadas, pero recientemente se ha teorizado un rol más específico en la vigilia.

Además, como explica el Prof. Gradinaru, "Se ha demostrado que las personas que tienen daño en esta parte del cerebro experimentan somnolencia diurna excesiva, pero no se comprende bien el papel exacto de estas neuronas en el ciclo de sueño / vigilia y si reaccionan ante estímulos internos o externos para influir en la excitación ".

Se utilizó un modelo de ratón en una serie de experimentos para estudiar el papel de las neuronas dopaminérgicas dentro del núcleo del rafe dorsal. En primer lugar, midieron la actividad DRNDA cuando a los animales se les presentaron estímulos sobresalientes, como la introducción de un compañero potencial, comida o una sensación repentina y desagradable. Durante estos encuentros, las neuronas estaban activas.

Luego midieron las tasas de activación DRNDA durante el ciclo de sueño / vigilia. Según Ryan Cho, primer autor del estudio, vieron que "las neuronas están menos activas cuando el animal está durmiendo y aumentan su actividad a medida que el animal se despierta".

El siguiente paso fue descubrir si esto era puramente una correlación, o si la actividad en sí estaba causando los cambios en los estados de sueño / vigilia.

Probar la causalidad con optogenética

En la fase final usaron optogenética, que es una técnica que permite a los científicos activar y desactivar neuronas específicas mediante pulsos de luz. Cuando el equipo estimuló las neuronas DRNDA en un momento en que el animal normalmente estaría dormido, el ratón se despertó y permaneció despierto.

Por el contrario, si el equipo silenció las neuronas DRNDA químicamente, el animal era más propenso a dormir, incluso si se presentara con el tipo de estímulos sobresalientes que normalmente lo mantendrían despierto.

"Estos experimentos nos mostraron que las células DRNDA son necesarias para la vigilia total frente a estímulos importantes en ratones".

Prof. Viviana Gradinaru

El próximo paso será ver si se encuentra el mismo tipo de actividad en las neuronas DRNDA en humanos. Aunque no se han estudiado en detalle, el profesor Gradinaru explica que parece haber una conexión similar. Él dice: "Su degeneración se ha correlacionado con la somnolencia diurna excesiva en pacientes con trastornos neurodegenerativos como la atrofia multisistémica y la demencia con cuerpos de Lewy".

El insomnio y otras alteraciones del sueño son muy prevalentes, por lo que cualquier avance en la comprensión de las formas de modificar los estados de vigilia es un paso adelante. Hay un largo camino por recorrer, pero estos hallazgos podrían ayudar a centrar futuras investigaciones en la alteración del sueño.

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