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Los científicos usan la luz para inducir el sueño REM
Si bien sabemos que el movimiento rápido de los ojos (o REM) es una parte esencial del sueño reparador, no sabemos mucho sobre lo que lo controla. Ahora, los investigadores, utilizando una nueva tecnología llamada optogenética, descubrieron que pueden desencadenar episodios REM en ratones al iluminar directamente las células cerebrales o neuronas seleccionadas.
Usando la luz para disparar las proteínas sensibles a la luz en células cerebrales específicas, los investigadores desencadenaron episodios de sueño REM en ratones.
El equipo, incluidos miembros del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y la Facultad de Medicina de Harvard, ambos en Massachusetts, informan su trabajo en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
En su informe del estudio, los investigadores explican que ya sabemos que el tronco encefálico contiene células colinérgicas o neuronas que están involucradas en el control de REM. Pero, debido a que esa región del cerebro también contiene muchos otros tipos de células, no es fácil deducir el papel único de las neuronas colinérgicas.
La autora principal, la Dra. Christa Van Dort, del Departamento de Cerebro y Ciencias Cognitivas del MIT, explica que estudios previos han sugerido que las neuronas colinérgicas del tronco encefálico están activas cuando estamos despiertos y también durante el sueño REM, pero "nadie podría decir realmente si el disparo de estas células específicas fue responsable de la transición al sueño REM ".
Entonces, en su estudio, el equipo se propuso investigar si las neuronas colinérgicas podrían inducir el sueño REM. Utilizaron una nueva tecnología radical llamada optogenética que está ayudando a los científicos a comprender el cableado del cerebro mediante el control de la actividad de las células cerebrales con la luz.
La activación de las neuronas colinérgicas aumenta el número de episodios de sueño REM
En optogenética, las neuronas están hechas para reaccionar a la luz con la inserción de una proteína que se encuentra en las algas. En la naturaleza, la proteína responde a ciertas longitudes de onda de luz, lo que permite que las algas se muevan.
En 2005, los investigadores de la Universidad de Stanford descubrieron que si inserta la proteína en ciertos tipos de células cerebrales, podría iluminarlas y activarlas, controlando esencialmente la actividad cerebral a nivel de las células individuales.
Para su estudio, el Dr. Van Dort y sus colegas utilizaron ratones en los que se había insertado la proteína sensible a la luz en sus neuronas colinérgicas. Las neuronas podrían activarse a través de un dispositivo de fibra óptica montado en las cabezas de los ratones.
Descubrieron que si activaban las neuronas colinérgicas sensibilizadas a la luz durante el sueño no REM, aumentaba el número, pero no la duración, de los episodios de sueño REM que tenían los ratones. Un análisis posterior mostró que los episodios REM inducidos coincidían muy estrechamente con los episodios REM naturales.
El equipo ahora está explorando cómo el sistema colinérgico cerebral se une a sistemas cerebrales que ya se sabe que son importantes para el sueño REM. Y también están desarrollando y probando formas de producir un mejor sueño no REM.
El objetivo es mejorar las formas de diseñar un sueño natural
El estudio es importante porque brinda nuevas pistas sobre cómo se controla el sueño REM, un paso hacia la comprensión de cómo diseñar el sueño natural en los humanos.
Obtener el tipo de sueño adecuado y suficiente es importante para ayudar al cerebro a recuperarse y recuperarse. También nos ayuda a procesar recuerdos, recargar el sistema inmunológico y mantener otras funciones corporales.
Las diferentes etapas de sueño son buenas para diferentes cosas, dice Emery Brown, autor principal del estudio, profesor de Ingeniería Médica Edward Hood Taplin en el MIT.
Los estudios en animales muestran que el aprendizaje ocurre durante el sueño REM, mientras que el sueño de onda lenta, conocido como etapa tres no REM, es importante para hacernos sentir descansados ??y actualizados.
Hasta ahora, las drogas no han podido replicar los beneficios del sueño natural, donde los estados REM y no REM se alternan cada 90 minutos, como explica el profesor Brown: "Lo que hacen es crear sedación. Si tienes suerte, la sedación permite sus mecanismos naturales de sueño para hacerse cargo ".
El objetivo final del equipo es encontrar mejores formas de crear un sueño natural. Para hacer esto, tienen la intención de crear y estudiar las diferentes etapas del sueño por separado y luego juntas.
Noticias médicas hoy recientemente informaron sobre otro estudio de optogenética donde los investigadores encontraron una forma de leer y escribir señales cerebrales usando flashes de luz.
En ese estudio, investigadores del University College London en el Reino Unido demostraron que podían usar la luz para desencadenar actividad en células cerebrales seleccionadas y lograr que las células individuales emitan un color único cuando están activas. Por lo tanto, efectivamente, podrían seleccionar células cerebrales en diferentes patrones y medir cómo respondió el circuito elegido.
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Los resultados de la primera prueba clínica de drogas para niños con una rara enfermedad de envejecimiento rápido, conocida como Progeria, han demostrado ser exitosos con un inhibidor de la farnesiltransferasa (FTI), un medicamento utilizado por primera vez para tratar el cáncer. Los resultados de los ensayos clínicos mostraron mejoras significativas en la estructura ósea, el aumento de peso y, lo que es más importante, el sistema cardiovascular, según una nueva investigación publicada en Proceedings of the Natural Academy of Sciences.
