Los científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford han identificado un circuito cerebral que es indispensable para el ciclo de sueño-vigilia. Este mismo circuito también es un componente clave del sistema de recompensa, un archipiélago de grupos cerebrales interconectados cruciales para promover el comportamiento necesario para los animales, incluyendohumanos, para sobrevivir y reproducirse.
Tiene sentido intuitivo que el sistema de recompensas, que motiva comportamientos dirigidos a objetivos como huir de los depredadores o buscar comida, y nuestro ciclo de sueño-vigilia se coordinaría entre sí en algún momento. No puede buscar comida en sudormir, a menos que sea un experto en sonambulismo. Por el contrario, levantarse de la cama es mucho más fácil cuando está entusiasmado con el día que le espera.
Pero hasta este estudio, no se ha identificado una ubicación anatómica precisa para esta integración de los sistemas de recompensa y excitación del cerebro, dijo Luis de Lecea, PhD, profesor de psiquiatría y ciencias del comportamiento.
Los hallazgos de los investigadores se publicarán en línea el 5 de septiembre Neurociencia de la naturaleza . De Lecea es el autor principal. El autor principal es el erudito posdoctoral Ada Eban-Rothschild, PhD.
"Esto tiene una potencial relevancia clínica enorme", dijo De Lecea. "El insomnio, un mercado multimillonario para las compañías farmacéuticas, tradicionalmente ha sido tratado con medicamentos como las benzodiacepinas que no específicamente cierran todo el cerebro. Ahora vemos la posibilidad dedesarrollando terapias que, al enfocarse estrechamente en este circuito recientemente identificado, podrían inducir un sueño de mucha mejor calidad ".
Según los Institutos Nacionales de Salud, entre el 25 y el 30 por ciento de los adultos estadounidenses se ven afectados por trastornos del sueño de un tipo u otro. Además, la interrupción del ritmo de sueño-vigilia tipifica muchos trastornos neuropsiquiátricos diferentes y se entiende que los exacerba.
Una de las primeras preguntas que un psiquiatra le hace a un paciente, dijo De Lecea, es: "¿Cómo duerme?"
similitud entre vertebrados
El circuito del sistema de recompensas es similar en todos los vertebrados, desde peces, ranas y halcones hasta pescadores y modelos de moda. Una sustancia química llamada dopamina juega un papel crucial en la activación de este circuito.
Los neurocientíficos saben que una estructura cerebral particular, el área tegmental ventral, o VTA, es el origen de numerosas fibras nerviosas secretoras de dopamina que se ejecutan en tractos discretos a muchas partes diferentes del cerebro. Una pluralidad de estas fibras van al núcleoAccumbens, una estructura del prosencéfalo particularmente implicada en la generación de sentimientos de placer en anticipación o respuesta a la obtención del objetivo deseado.
"Dado que muchas drogas que activan el circuito de recompensa, como las anfetaminas que funcionan estimulando la secreción de dopamina también mantienen a los usuarios despiertos, es natural preguntarse si la dopamina desempeña un papel clave en el ciclo de sueño-vigilia y en la recompensa", dijo Eban-Rothschild dijo: "Pero, en parte debido a las limitaciones técnicas existentes, la literatura experimental anterior ha descubierto poca evidencia de la conexión y, de hecho, ha sugerido que este circuito probablemente no era tan importante".
Para el nuevo estudio, los investigadores emplearon ratones de laboratorio machos bioingeniería en varios aspectos para permitir el uso de tecnologías avanzadas para excitar, suprimir y controlar de forma remota la actividad en las células nerviosas secretoras de dopamina del VTA de los ratones. Los investigadores también midieron los ratonesactividad cerebral general y tono muscular para determinar las etapas relativas de sueño o excitación de los ratones. Utilizaron cámaras de video para ver el comportamiento de los ratones.
Observado en ratones
En general, la actividad en las células nerviosas secretoras de dopamina que emanan del VTA aumentó al despertar y se mantuvo elevada cuando los ratones estaban despiertos. Por el contrario, esta actividad disminuyó cuando los ratones hicieron la transición al sueño, permaneciendo bajos mientras dormían. Activando esta célula nerviosala población fue suficiente para despertar a los animales de un sueño profundo y mantenerlos despiertos durante largos períodos, incluso durante un punto en el ciclo diurno de los ratones cuando normalmente se estaban acurrucando. Controlar a los animales, cuya actividad de VTA no fue similarmente levantada,construyó pequeños nidos a partir de gránulos de materiales colocados en todas las jaulas de los ratones y luego los dejó caer rápidamente.
Cuando, en cambio, los científicos suprimieron la actividad en la misma población de células nerviosas durante el período típicamente activo del ciclo de 24 horas de los ratones, los ratones se apaciguaron, dormitando a través de la presencia de desencadenantes de excitación segura: deliciosa comida alta en grasas, una hembrao orina de zorro que induce miedo.
Los ratones en una jaula desconocida normalmente exploran su nuevo entorno enérgicamente. Y, de hecho, los ratones con supresión de VTA permanecieron despiertos durante los primeros 45 minutos de la hora que pasaron en una nueva jaula. Pero Eban-Rothschild notó algo: pasaron ese tiempo de vigiliaconstruyendo nidos.
"Fueron muy cuidadosos al respecto", señaló. Una vez que estuvieron satisfechos con lo que habían construido, se quedaron dormidos.
Eban-Rothschild agregó que "esto no era solo un comportamiento estereotipado garantizado para surgir cuando se inhibía la actividad de VTA". Si colocamos el nido que ya habían construido en su jaula habitual en la nueva jaula, subieron y se fueron a la derechadormir."
Los ratones de control en la jaula desconocida corrieron alrededor, ya sea ignorando la bolita de materiales de anidación colocados dentro o dispersando esos materiales por toda la jaula
actividades para hacer nidos
Eban-Rothschild analizó imágenes de video del comportamiento de los animales en sus entornos novedosos, y correlacionó segmentos de video de 1 segundo con actividad cerebral registrada durante el período de tiempo correspondiente. Vio que las acciones directamente conectadas a la construcción de nidos estaban marcadas por una actividad VTA reducida, mientras que las acciones que no se asociaron con niveles más altos de actividad de VTA.
"Sabíamos que estimular los circuitos relacionados con la dopamina del cerebro aumentaría los comportamientos dirigidos a objetivos como la búsqueda de alimentos y sexo", dijo Eban-Rothschild. "Pero el nuevo estudio muestra que al menos un comportamiento complejo es inducido no por la estimulación,pero al inhibir este mismo circuito. Curiosamente, este comportamiento - construcción de nidos - es esencial para la preparación de un ratón para dormir ".
Nadie lo había notado antes, dijo De Lecea. "Este es el primer hallazgo de un sitio de inicio de preparación para dormir en el cerebro. Es probable que los humanos también tengamos uno. Si estamos interrumpiendo esta preparación, digamos, leyendocorreo electrónico o jugar videojuegos, que no solo emiten luz sino que cargan nuestras emociones y activan nuestros circuitos dopaminérgicos VTA, es fácil ver por qué es probable que tengamos problemas para conciliar el sueño ".
Observando que esta fase anticipatoria a menudo está en la raíz de los problemas de sueño de muchas personas, de Lecea sugirió que el circuito recientemente identificado podría ser un objetivo para la intervención farmacológica para ayudar a las personas a dormir cómodamente.
"Tenemos muchos medicamentos que contrarrestan la dopamina", dijo. "Quizás darle a una persona la dosis correcta, en el momento justo, de un medicamento con las propiedades farmacocinéticas correctas para que su efecto desaparezca en el momento correctofuncionaría mucho mejor que bombardear el cerebro con benzodiacepinas, como Valium, que destruye todo el cerebro ".
Dijo que también ve la posibilidad de que los medicamentos dirigidos a las células nerviosas secretoras de dopamina del VTA puedan beneficiar a aquellos que padecen afecciones neurológicas como la esquizofrenia o el trastorno bipolar que se caracterizan por trastornos del ciclo sueño-vigilia.
"Podría ser que simplemente resolver la parte de sueño-vigilia aclarará muchos síntomas", dijo de Lecea.
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Materiales proporcionados por Centro médico de la Universidad de Stanford . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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