Durante el sueño y bajo anestesia, rara vez respondemos a estímulos externos como los sonidos, aunque nuestros cerebros permanecen muy activos.
Ahora, una serie de nuevos estudios realizados por investigadores de la Facultad de Medicina Sackler de la Universidad de Tel Aviv y la Escuela de Neurociencia de Sagol encuentran, entre otros descubrimientos importantes, que la noradrenalina, un neurotransmisor secretado en respuesta al estrés, se encuentra en el corazón de nuestra capacidad para"apague" nuestras respuestas sensoriales y duerma profundamente.
"En estos estudios, utilizamos diferentes enfoques novedosos para estudiar el filtrado de información sensorial durante el sueño y los mecanismos cerebrales que determinan cuándo despertamos en respuesta a eventos externos", explica el profesor Yuval Nir, quien dirigió la investigación paratres estudios
El primer estudio, publicado en el Revista de Neurociencia el 1 de abril y dirigido por el estudiante de doctorado TAU Yaniv Sela, cuestiona la idea comúnmente aceptada de que el tálamo, una importante estación de retransmisión de señales sensoriales en el cerebro, es responsable de bloquear la transmisión de señales a la corteza cerebral.
"El cierre de la puerta talámica no es compatible con nuestros hallazgos", dice Sela, cuyo estudio compara cómo las neuronas en diferentes regiones del cerebro responden a sonidos simples y complejos mientras está dormido o despierto.
Utilizando modelos de ratas, descubrió que las respuestas de las neuronas en la corteza auditiva eran similares cuando los roedores estaban despiertos o dormidos. Pero cuando examinó la corteza perirrinal, relacionada con la percepción consciente compleja y las asociaciones de memoria, descubrió que las neuronas mostraban muchorespuestas más débiles durante el sueño.
"El análisis básico del sonido permanece durante el sueño, pero el cerebro dormido tiene problemas para crear una percepción consciente del estímulo", agrega Sela. "Además, si bien encontramos que las respuestas iniciales y rápidas se conservan en el sueño, las que ocurren más tarde yrequieren comunicación entre diferentes regiones en la corteza están muy interrumpidas "
El segundo estudio, publicado el 8 de abril en Science Advances, encuentra que el locus coeruleus, una pequeña región del tronco encefálico y la principal fuente de secreciones de noradrenalina en el cerebro, desempeña un papel central en nuestra capacidad de desconectarnos del medio ambiente duranteDirigida por la estudiante de doctorado TAU Hanna Hayat en el laboratorio del profesor Nir, la investigación se realizó en colaboración con el profesor Tony Pickering de la Universidad de Bristol, el profesor Ofer Yizhar del Instituto Weizmann y el profesor Eric Kremer de la Universidad de Montpellier.
"La capacidad de desconectarse del medio ambiente, de manera reversible, es una característica central del sueño", explica Hayat. "Nuestros hallazgos muestran claramente que el sistema de noradrenalina del locus coeruleus juega un papel crucial en esta desconexión al mantener un nivel muy bajonivel de actividad durante el sueño "
Para el propósito de la investigación, los científicos usaron modelos de ratas para determinar el nivel de actividad del locus coeruleus durante el sueño y qué sonidos, si los hubiera, serían responsables de despertar a los roedores.
Descubrieron que los niveles variables de actividad de locus coeruleus de las ratas predicen con precisión si los animales se despertarían en respuesta a los sonidos. Luego, el equipo silenció la actividad de locus coeruleus a través de la optogenética, que aprovecha la luz para controlar la actividad neuronal, y descubrió que las ratasno despertó fácilmente en respuesta al sonido.
"Cuando aumentamos la actividad de noradrenalina del locus-coeruleus mientras se escuchaba un sonido de fondo, las ratas se despertaban con mayor frecuencia en respuesta, pero cuando disminuíamos la actividad del locus coeruleus y reproducíamos el mismo sonido de fondo,las ratas rara vez se despertaban ", dice Hayat." Así que podemos decir que identificamos un poderoso 'dial' que controla la profundidad del sueño a pesar de los estímulos externos.
"Es importante destacar que nuestros hallazgos sugieren que la hiperactivación en algunas personas que duermen levemente, o durante períodos de estrés, puede ser el resultado de la actividad continua de noradrenalina durante el sueño cuando solo debería haber una actividad mínima".
El tercer estudio, publicado el 12 de mayo en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS , dirigido conjuntamente por el estudiante de doctorado TAU Dr. Aaron Krom del Centro Médico de la Universidad Hebrea Hadassah y el estudiante de doctorado TAU Amit Marmelshtein, se enfoca en nuestra respuesta a la anestesia y descubre que el efecto más significativo de la pérdida de conciencia es la interrupción de la comunicaciónentre diferentes regiones corticales.
El estudio fue fruto de una colaboración entre el profesor Nir, el profesor Itzhak Fried y el Dr. Ido Strauss de la Facultad de Medicina Sackler de TAU y el Centro Médico Tel Aviv Sourasky, y un equipo de la Universidad de Bonn.
"A pesar del uso rutinario de la anestesia en medicina, todavía no entendemos cómo la anestesia conduce a la pérdida del conocimiento; esto se considera una pregunta abierta importante en la investigación biomédica", explica el Dr. Krom.
Para la investigación, los científicos registraron la actividad cerebral de pacientes con epilepsia que previamente habían mostrado poca o ninguna respuesta a las intervenciones farmacológicas. Los pacientes fueron hospitalizados durante una semana e implantados con electrodos para determinar en qué parte del cerebro se originaban las convulsiones.luego se anestesió la extracción de sus electrodos y se registró su actividad neuronal mientras escuchaban los sonidos a través de los auriculares. Se les pidió que realizaran una tarea hasta que perdieron el conocimiento, lo que permitió a los investigadores examinar cómo cambió su actividad cerebral, hasta las neuronas individuales,en respuesta a los sonidos en el mismo momento en que perdieron el conocimiento.
"Descubrimos que la pérdida de conciencia interrumpió la comunicación entre las regiones corticales de manera que los sonidos desencadenaron respuestas en la corteza auditiva primaria, pero no lograron generar respuestas confiables en otras regiones de la corteza", agrega Marmelshtein. "Este es el primer estudiopara examinar cómo la anestesia y la pérdida de conciencia afectan las respuestas sensoriales a una resolución de neuronas individuales en humanos. Esperamos que nuestros resultados guíen la investigación futura, así como los intentos de mejorar la anestesia y desarrollar instrumentos que puedan monitorear el nivel de conciencia en anestesia yotros estados de conciencia alterada, como los estados vegetativos y la demencia severa ".
"Estos estudios avanzan nuestra comprensión de la desconexión sensorial durante el sueño y la anestesia", concluye el profesor Nir. "Los trastornos del sueño son un problema de salud importante y son frecuentes en el envejecimiento, así como en los trastornos neurológicos y psiquiátricos. Es importante comprobar sinuestros hallazgos sobre los niveles variables de noradrenalina pueden explicar la hiperactivación que caracteriza la afección, como los trastornos de ansiedad y el TEPT, y, de ser así, aprovechar estos hallazgos para desarrollar métodos novedosos para mejorar la calidad del sueño ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por American Friends of Tel Aviv University . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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