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¿Por qué la luz nos mantiene despiertos y la oscuridad nos hace soñolientos?
Muchos de nosotros hemos escuchado que ir a dormir cuando está oscuro afuera es saludable, ya que la luz y la oscuridad influyen en nuestro ritmo circadiano. Pero, ¿cómo afecta exactamente la luz a nuestro ciclo de sueño-vigilia? Una nueva investigación puede haber encontrado parte de la respuesta.
Un nuevo estudio encontró una proteína en el cerebro que responde a la luz y la oscuridad.
Ahora que ha llegado el verano, aquellos de nosotros que queremos dormir después de las 6 a.m. necesitaremos un buen par de persianas; la luz tiende a despertarnos. Pero, ¿por qué sucede esto?
La mayoría de nosotros sabe que la luz desempeña un papel en la regulación de nuestro ritmo circadiano, pero la forma en que la luz afecta directamente el sueño es poco conocida. Investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena se propusieron examinar el efecto de la luz sobre el sueño.
El investigador principal de la nueva investigación, que se publica en la revista Neurona - es David Prober, profesor de Biología en Caltech.
El Prof. Prober explica la motivación detrás de su investigación, diciendo: "Los investigadores habían identificado previamente los fotorreceptores en el ojo que se requieren para el efecto directo de la luz sobre la vigilia y el sueño. Pero queríamos saber cómo el cerebro usa esta información visual para afectar dormir."
Para obtener sus respuestas, el Prof. Prober y su equipo eligieron examinar al pez cebra, que son animales que tienen un patrón de sueño / vigilia similar al de los humanos, y cuyo sistema visual es transparente, lo que permite a los investigadores tomar imágenes de sus neuronas de forma no -invasiva manera.
Cómo responde una proteína a la luz
La primera autora Wendy Chen realizó los experimentos. Ella usó el pez cebra que fue genéticamente modificado para expresar cierta proteína, llamada proquineticina 2 (Prok2), en exceso.
Los investigadores encontraron que el pez cebra que había sobreexpresado Prok2 tendía a dormirse durante el día y permanecer despierto durante la noche.
Curiosamente, esto no parece depender del ritmo circadiano regular del pez. En cambio, el efecto fue influenciado exclusivamente por si las luces se encendían o apagaban a su alrededor.
Los resultados de los experimentos indican que Prok2 puede inhibir el efecto de vigilia que normalmente tiene la luz, así como el efecto inductor del sueño de la oscuridad.
A continuación, los científicos indujeron mutaciones genéticas tanto en el Prok2 del pez cebra como en su receptor, para ver cómo estos afectarían el patrón de sueño-vigilia controlado por la luz.
Descubrieron que el pez cebra desarrolló "defectos del sueño dependientes de la luz". Por ejemplo, los peces con un receptor Prok2 mutado tendían a ser más activos cuando las luces estaban encendidas y menos cuando estaban apagados, que es lo contrario de lo que se había notado previamente en peces con Prok2 excesivo pero con receptores Prok2 funcionales.
Finalmente, los científicos se propusieron investigar si la luz, para regular el sueño, necesitaba otras proteínas inductoras del sueño en el cerebro.
Los investigadores encontraron que los niveles excesivos de Prok2 también elevaron los niveles de galanina, que es un neuropéptido que se encuentra en el hipotálamo anterior del cerebro (que desempeña un papel clave en la regulación del sueño).
Se necesita más investigación para comprender la interacción entre los genes que promueven el sueño y las neuronas en los seres humanos, así como para investigar si el neuropéptido Prok2 tiene el mismo efecto en los humanos.
Si más investigaciones determinan que las proteínas se comportan de manera similar en el cerebro humano, este estudio podría allanar el camino para la nueva medicación que induzca el sueño o la vigilia.
El Prof. David Prober agrega: "Aunque los animales diurnos como el pez cebra pasan la mayor parte del tiempo durmiendo por la noche y despiertos durante el día, también toman siestas durante el día y ocasionalmente se despiertan por la noche, como muchos humanos".
"Los resultados de nuestro estudio sugieren que los niveles de Prok2 juegan un papel crítico en el establecimiento del equilibrio correcto entre el sueño y la vigilia durante el día y la noche".
Prof. David Prober
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