El sueño generalmente se considera un estado de todo o nada: el cerebro está completamente despierto o completamente dormido. Sin embargo, los neurocientíficos del MIT han descubierto un circuito cerebral que puede provocar que pequeñas regiones del cerebro se duerman o estén menos alertas, mientras queel resto del cerebro permanece despierto
Este circuito se origina en una estructura cerebral conocida como núcleo reticular talámico TRN, que transmite señales al tálamo y luego a la corteza cerebral, induciendo bolsas de ondas cerebrales lentas y oscilantes características del sueño profundo. También se producen oscilaciones lentas durantecoma y anestesia general, y están asociados con una disminución de la excitación. Con suficiente actividad TRN, estas ondas pueden apoderarse de todo el cerebro.
Los investigadores creen que el TRN puede ayudar al cerebro a consolidar nuevos recuerdos al coordinar ondas lentas entre diferentes partes del cerebro, lo que les permite compartir información más fácilmente.
"Durante el sueño, tal vez regiones cerebrales específicas tienen ondas lentas al mismo tiempo porque necesitan intercambiar información entre sí, mientras que otras no", dice Laura Lewis, una filial de investigación en el Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas del MITy uno de los autores principales del nuevo estudio, que aparece en la revista eLife .
El TRN también puede ser responsable de lo que sucede en el cerebro cuando las personas privadas de sueño experimentan breves sensaciones de "separación" mientras luchan por mantenerse despiertos, dicen los investigadores.
El otro primer autor del artículo es Jakob Voigts, un estudiante graduado del MIT en ciencias cerebrales y cognitivas. Los autores principales son Emery Brown, el profesor Edward Hood Taplin de Ingeniería Médica y Neurociencia Computacional en el MIT y un anestesiólogo en el Hospital General de Massachusetts, y MichaelHalassa, profesor asistente en la Universidad de Nueva York. Otros autores son el afiliado de investigación del MIT Francisco Flores y Matthew Wilson, el profesor Sherman Fairchild en Neurobiología y miembro del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT.
control local
Hasta ahora, la mayoría de las investigaciones sobre el sueño se han centrado en el control global del sueño, que ocurre cuando todo el cerebro está inundado de ondas lentas, oscilaciones de la actividad cerebral creadas cuando se silencian conjuntos de neuronas durante breves períodos.
Sin embargo, estudios recientes han demostrado que los animales privados de sueño pueden exhibir ondas lentas en partes del cerebro mientras aún están despiertos, lo que sugiere que el cerebro también puede controlar el estado de alerta a nivel local.
El equipo del MIT comenzó su investigación sobre el control local del estado de alerta o somnolencia con el TRN porque su ubicación física lo hace perfectamente posicionado para jugar un papel en el sueño, dice Lewis. El TRN rodea el tálamo como un caparazón y puede actuar como un guardiánpara la información sensorial que ingresa al tálamo, que luego envía información a la corteza para su posterior procesamiento.
Utilizando la optogenética, una técnica que permite a los científicos estimular o silenciar las neuronas con luz, los investigadores descubrieron que si estimulaban débilmente la TRN en ratones despiertos, aparecían ondas lentas en una pequeña parte de la corteza. Con más estimulación, toda la cortezamostró ondas lentas.
"También descubrimos que cuando induces estas ondas lentas a través de la corteza, los animales comienzan a comportarse como si estuvieran somnolientos. Dejarán de moverse, su tono muscular disminuirá", dice Lewis.
Los investigadores creen que el TRN ajusta el control del cerebro sobre las regiones cerebrales locales, mejorando o reduciendo las ondas lentas en ciertas regiones para que esas áreas puedan comunicarse entre sí, o induciendo a algunas áreas a estar menos alertas cuando el cerebro está muy somnoliento.Esto puede explicar lo que sucede en los humanos cuando se les priva del sueño y se desconectan momentáneamente sin realmente quedarse dormidos.
"Me inclino a pensar que eso sucede porque el cerebro comienza a hacer la transición al sueño y algunas regiones locales del cerebro se vuelven somnolientas incluso si te obligas a mantenerte despierto", dice Lewis.
Sueño natural y anestesia general
Comprender cómo el cerebro controla la excitación podría ayudar a los investigadores a diseñar nuevos medicamentos para el sueño y anestésicos que creen un estado más similar al sueño natural. Estimular la TRN puede inducir estados de sueño profundos, no similares a REM, y una investigación previa realizada por Brown y sus colegas descubrieronun circuito que activa el sueño REM.
Brown agrega: "El TRN es rico en sinapsis, conexiones en el cerebro, que liberan el neurotransmisor inhibitorio GABA. Por lo tanto, el TRN es casi seguramente un sitio de acción de muchos fármacos anestésicos, dado que una gran cantidad de ellosactuar en estas sinapsis y producir ondas lentas como una de sus características ".
El trabajo previo de Lewis y sus colegas ha demostrado que, a diferencia de las ondas lentas del sueño, las ondas lentas bajo anestesia general no están coordinadas, lo que sugiere un mecanismo por el cual estas drogas perjudican el intercambio de información en el cerebro y producen pérdida del conocimiento.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :