Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford han descubierto que las firmas neuronales del pez cebra dormido son análogas a las de los humanos, lo que sugiere que la actividad cerebral evolucionó hace al menos 450 millones de años, antes de que ninguna criatura saliera del océano.
Los científicos saben desde hace más de 100 años que los peces entran en un estado de sueño, pero hasta ahora no sabían si su sueño se parecía al de los animales terrestres.
Los investigadores encontraron que cuando los peces cebra duermen, pueden mostrar dos estados similares a los que se encuentran en los mamíferos, reptiles y aves: sueño de ondas lentas y sueño paradójico o de movimientos oculares rápidos. El descubrimiento marca la primera vez que estos cerebrospatrones se han registrado en peces.
"Esto hace retroceder la evolución de las firmas neuronales del sueño unos años atrás", dijo el investigador postdoctoral Louis Leung, PhD.
El 10 de julio se publicará un artículo que describe la investigación Naturaleza . Philippe Mourrain, PhD, profesor asociado de psiquiatría y ciencias del comportamiento, es el autor principal. Leung es el autor principal.
Para estudiar el pez cebra, los habitantes comunes de los acuarios también conocidos como danios, los investigadores construyeron un microscopio de hoja de luz fluorescente de sobremesa capaz de obtener imágenes de todo el cuerpo del pez con resolución de una sola célula. Registraron la actividad cerebral mientras el pez dormía en un agarsolución que los inmovilizó. También observaron la frecuencia cardíaca, el movimiento de los ojos y el tono muscular de los peces dormidos mediante una polisomnografía basada en fluorescencia que desarrollaron.
Llamaron a los estados de sueño que observaron "sueño de ráfagas lentas", que es análogo al sueño de ondas lentas, y "sueño de ondas de propagación", análogo al sueño REM. Aunque los peces no mueven los ojos durante el sueño REM, las firmas del cerebro y los músculos son similares los peces tampoco cierran los ojos cuando duermen, ya que no tienen párpados.
Durmiendo como los peces
Los investigadores encontraron otra similitud entre el sueño de los peces y los humanos. Al alterar genéticamente la función de la hormona concentradora de melanina, un péptido que gobierna el ciclo sueño-vigilia, y al observar las expresiones neuronales mientras los peces dormían, los investigadores determinaron que la señalización de la hormonaregula el sueño de ondas de propagación de los peces de la misma manera que regula el sueño REM en los mamíferos.
Otros aspectos de su estado de sueño son similares a los de los vertebrados terrestres, dijo Mourrain: los peces permanecen quietos, sus músculos se relajan, sus ritmos cardiorrespiratorios se ralentizan y no reaccionan cuando se les acerca.
"Pierden tono muscular, sus latidos cardíacos disminuyen, no responden a los estímulos; la única diferencia real es la falta de movimiento rápido de los ojos durante el sueño REM", dijo Mourrain, aunque agregó: "El movimiento rápido delojos no es un buen criterio de este estado, y preferimos llamarlo sueño paradójico, ya que el cerebro parece estar despierto mientras uno está dormido ".
Si bien los científicos no pueden decir con certeza que todos los animales duermen, parece ser una necesidad universal entre los vertebrados e invertebrados. Los animales morirán si se les priva del sueño el tiempo suficiente, y las personas que no pueden dormir lo suficiente sufren de problemas mentalesproblemas como lapsos de memoria y deterioro del juicio, junto con un mayor riesgo de trastornos como la obesidad y la presión arterial alta.
Sin embargo, los beneficios exactos del sueño siguen siendo un misterio. "Es una función esencial", dijo Mourrain, "pero no sabemos con precisión qué hace".
Agregó que los trastornos del sueño están relacionados con la mayoría de los trastornos neurológicos, como los trastornos del espectro autista, el síndrome de X frágil y la enfermedad de Alzheimer y Parkinson. "Los trastornos del sueño son un factor agravante de estos trastornos", dijo Mourrain. Es fundamental desarrollar estomodelo animal para estudiar las funciones del sueño a nivel celular, incluida la conectividad neuronal y la reparación del ADN, y a su vez comprender las consecuencias fisiopatológicas de las interrupciones del sueño, agregó.
El descubrimiento significa que la investigación del sueño se puede realizar en peces cebra, que son fáciles de estudiar, en parte porque son transparentes. Se reproducen rápidamente, son económicos de cuidar y miden poco más de una pulgada de largo. Las pruebas de drogas solo requieren la adiciónde productos químicos al agua.
"Debido a que las firmas neuronales de los peces son en esencia las mismas que las nuestras, podemos usar información sobre ellos para generar nuevas pistas para ensayos de medicamentos", dijo Leung. Agregó que los ratones, a menudo un sustituto de la investigación en humanos, son nocturnosy un modelo menos relevante para nuestro sueño.
"Como los peces cebra son diurnos como los humanos, quizás sea más biológicamente exacto comparar el sueño de los peces con el de los humanos en algunos aspectos", dijo Leung.
Investigadores del Instituto Nacional de Genética en Mishima, Japón, también contribuyeron al estudio.
El trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud subvención JP18H04988, el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares, el Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales, el Instituto Nacional de Salud Mental, el Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas, el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento, el Proyecto Nacional de BioResource, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, la Fundación Nacional de Ciencias, el Fondo de la Familia Wiegers, la Fundación AE, la Fundación Tarlton, la Fundación Gatsby, el Fondo Tashia y John Morgridge, el StanfordBeca del Decano de la Facultad de Medicina, Bright-Focus Foundation, Simons Foundation y John Merck Fund.
El Departamento de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento de Stanford también apoyó el trabajo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina de Stanford . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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