La evidencia visual muestra un "reinicio" del cerebro durante el sueño

Durante todo el día, el cerebro humano absorbe un torrente de conocimiento, procesa la información y aprende, antes de "desconectarse" durante la noche. Una nueva investigación explica este proceso en acción. Se ha demostrado que las imágenes microscópicas de las sinapsis (la unión entre dos células nerviosas) se expanden con la estimulación diurna y disminuyen con el sueño, restableciendo así el cerebro listo para el día siguiente.
Las imágenes microscópicas mostraron que las sinapsis se contraen con el sueño y crecen cuando están despiertas.
Crédito de la imagen: Wisconsin Center for Sleep and Consciousness

Científicos de la Facultad de Medicina y Salud Pública de la Universidad de Wisconsin llevaron a cabo un estudio de 4 años que demuestra el funcionamiento de la "hipótesis homeostasis sináptica" (SHY).

Los resultados del estudio fueron publicados en la revista Ciencia.

SHY es una teoría propuesta por la Dra. Chiara Cirelli y el Dr. Giulio Tononi, ambos del Centro de Wisconsin para el Sueño y la Conciencia. Cirelli y Tononi especulan que el sueño es el precio que debemos pagar por cerebros flexibles y capaces de aprender cosas nuevas repetidas veces.

La estimulación constante de la sinapsis durante las horas de vigilia hace que se vuelva más y más fuerte, y se cree que esta expansión juega un papel clave en la memoria y el aprendizaje. Para asegurarse de que la sinapsis no se sature y la señalización neuronal y las memorias se borren, SHY indica que este crecimiento debe ser contrarrestado.

Se cree que el sueño es el contrapeso perfecto y el momento ideal para el proceso de renormalización. Durante el sueño, las personas son menos conscientes del "aquí y ahora" y pueden bloquear el mundo externo, lo que puede equilibrar y restaurar la sinapsis.

A medida que las sinapsis se vuelven más fuertes y más eficientes, se hacen más grandes. Por el contrario, a medida que se debilitan, las sinapsis disminuyen de tamaño.

Cirelli y Tononi intentaron probar su teoría analizando si el tamaño de las sinapsis altera entre el sueño y las horas de vigilia.

El sueño llevó a casi un 20 por ciento de disminución en el tamaño de las sinapsis

El análisis involucró 4 años de investigación y muchos especialistas. El equipo utilizó tecnología con alta resolución espacial (llamada microscopía electrónica en 3-D de barrido en serie) para fotografiar, reconstruir e investigar dos áreas de la corteza cerebral en el cerebro de un ratón. La tecnología les permitió reconstruir 6.920 sinapsis y tomar medidas de su tamaño.

El equipo no sabía si el ratón que estaban examinando era un ratón bien descansado o un ratón que había estado despierto, para garantizar que los resultados no se vieran afectados.

Los resultados de la investigación muestran que el tamaño de las sinapsis se correlacionaba con la cantidad de sueño que el ratón había tenido antes de capturar la imagen. Se encontraron unas horas de sueño para reducir el tamaño de las sinapsis en un 18 por ciento en ambas áreas de la corteza cerebral. También se confirmó que los cambios eran proporcionales al tamaño de las sinapsis.

Si bien la escalación tuvo lugar en alrededor del 80 por ciento de las sinapsis, la escala fue selectiva y las sinapsis más grandes no siguieron el mismo patrón. Escalar puede no haber sucedido en las sinapsis más grandes ya que podrían estar vinculadas con las huellas de memoria más estables.

"Esto muestra, en términos ultraestructurales inequívocos, que el equilibrio del tamaño y la fuerza sináptica se ve alterado por la estela y restaurado por el sueño. Es notable que la gran mayoría de las sinapsis en la corteza sufran un cambio de tamaño tan grande en unas pocas horas de despertar y dormir ".

Dr. Chiara Cirelli

"Extrapolando de ratones a humanos, nuestros hallazgos significan que cada noche trillones de sinapsis en nuestra corteza podrían adelgazar en casi un 20 por ciento", concluye Tononi.

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