VIGILIA Y SUEÑO

Ruth Cueva Quiroz

Bioquímica y Farmacia

1. Ritmos de vigilia y de sueño.

2. Etapas del sueño y mecanismos cerebrales.

3. ¿Por qué dormir? ¿Por qué REM? ¿Por qué sueños?.

La investigación de Curt Richter (1922) yotros investigadores demostraron que elorganismo genera sus propios ciclos deactividad e inactividad.

Los animales generan un ciclo deaproximadamente 24 horas de vigilia y desueño.

La idea de vigilia y sueño autogenerado fueun paso importante para considerar a losanimales como productores activos decomportamiento.

Para sentirse relajado y descansado al despertarsela mayoría de los adultos necesitan 7-8 horas desueño.

Duración del Sueño

La duración delsueño en adultosnormalmente sedistribuye con unamedia de 7,5horas.

Duración del sueño en función dela edad.

En muchos casos un animal tiene que prepararsepara los cambios de luz solar y de temperaturaantes de que se produzcan.

La preparación de los animales para un cambiode estación surge en parte de mecanismosinternos.

Existe un mecanismo en el organismo que generaun ritmo, un calendario interno, que prepara alcuerpo para los cambios, ritmo llamado, ritmocircadiano endógeno («generado desde dentro»).

Los animales, desde los insectos a loshumanos, producen ritmos circadianoendógenos, que duran aproximadamente un día.

Los mamíferos, incluyendo los humanos, tienenritmos circadiano en la vigilia y el sueño, frecuenciade comida y bebida, temperatura del cuerpo,secreción de ciertas hormonas, volumen de orina,sensibilidad de ciertos fármacos y muchas otrasvariables.

Duración del ritmo circadiano humano. La duración del ritmo depende de la cantidad de

luz (Campbell, 2000).

Bajo las luces brillantes constantes, las personastienen problemas para dormir, sus ritmos seacortan a menos de 24 horas.

En obscuridad constante, tienen problemas paradespertarse, sus ritmos se vuelven más lentos.

En investigaciones se mantuvo a 24 adultos durante un mes enhabitaciones con un día artificial d 28 horas. De hecho, ningunode ellos pudo sincronizarse con ese calendario; todos ellosprodujeron sus ritmos autogenerados de alerta y temperaturacorporal. Estos ritmos eran casi iguales entre una persona y otra,con una media de 24,2 horas (Czeisler et al., 1999).

Ritmo circadiano de latemperatura corporalcentral y de los niveles de lahormona de crecimiento ycortisol en la sangre. En lasprimeras horas de la nochela temperatura centralempieza a disminuirmientras que la hormonadel crecimiento empieza aaumentar. El nivel decortisol, que refleja elestrés, comienza aincrementarse en la mañanay se mantiene durante

varias horas.

Mecanismos del reloj biológicos.

Richter (1967) introdujo el concepto de que el cerebrogenera sus propios ritmos, es decir un reloj biológico, einformó que este reloj es insensible a casi todas lasinterferencias.

El ritmo circadiano se mantiene sorprendentemente estable apesar de la falta de comida o agua, y varios factores mas. Elreloj biológico es un mecanismo resistente y vigoroso

El núcleo supraquiasmático (NSQ).

La forma de interrumpir el reloj biológico eslesionar un área del hipotálamo llamadanúcleo supraquiasmático. (encima delquiasma óptico).

El NSQ controla los ritmos circadianos delsueño y la temperatura.

Incluso una solo célula aislada del NSQ puedemantener el ritmo circadiano moderadamenteconstante, aún que se vuelve menos estableque un grupo de células juntas (Herzog,Takahashi & Block, 1998).

Glándula pineal

Núcleo hipotalámico e hipófisis

NSQ

NeurohipófisisAdenohipófisis

La bioquímica del ritmo circadiano.

Dos genes, producen las proteínas per y tim queúnicamente están presentes en pequeñascantidades por la mañana.

Su cantidad aumenta a lo largo del día. Alatardecer, alcanzan un nivel máximo, que hace quese de el sueño; este nivel máximo produce tambiénretroalimentación para que los genes disminuyansu cantidad. Durante la noche, los genes noproducen más cantidad de estas proteínas

Los niveles de per y tim altos, interactúan con otraproteína clock, para inducir somnolencia. Cuandoestán bajos los niveles producen vigilia.

Melatonina. El NSQ regula la vigilia y el sueño

controlando los niveles de actividad enotras áreas cerebrales, incluyendo laglándula pineal, glándula endocrinasituado justo detrás del tálamo.

Esta glándula libera melatonina, unahormona que incrementa la somnolencia.Es secretada normalmente por la noche,de dos a tres horas antes de irse aacostar.

La melatonina tiene una propiedad deantioxidante, por lo que tiene algunosbeneficios sobre la salud.

Si bien durante mucho tiempo se consideró que la melatonina era deorigen exclusivamente cerebral, se ha demostrado la biosíntesis delmetoxindol en otros tejidos como la retina, la glándula harderiana, elhígado, el intestino, los riñones, las adrenales, el timo, la glándulatiroides, las células inmunes, el páncreas, los ovarios, el cuerpocarotideo, la placenta y el endometrio.

La Melatonina regulariza y controla nuestro reloj biológico: mejora elsueño, estimula el sistema inmune y protege el sistema nervioso central.En experimentación, la Melatonina mostró una actividad delantimutagene en siete tipos diversos de células cancerosas humanas,incluyendo los del seno y de la próstata.La Melatonina también influye positivamente el sistema reproductivo,cardiovascular y neurológico. Es un antioxidante que protege cada partede la célula y cada célula del organismo, incluyendo las neuronas. Másde 100 enfermedades degenerativas (incluyendo las cataratas, ladegeneración macular de la retina, la enfermedad de Alzheimer, laenfermedad de Parkinson, la osteoartritis, etc...) se asocian a lareducción de las defensas antioxidantes del organismo.La oxidación es también un factor principal del proceso de la vejez. Dehecho, la Melatonina puede ser, el producto más eficaz de saludpreventiva, y lo menos costoso que existe.

Existen al menos tres razones que avalan la posible eficacia de lamelatonina como adyuvante en la terapia contra el SIDA.

1. La melatonina modula el sistema inmune.

2. Es un potente antioxidante, a pesar de que su primer sitio de acción son los receptores de melatonina

3. Puede ralentizar la replicación del virus VIH.

Aunque los ritmos circadianos persisten enausencia de luz, la luz es crítica parareactivarlos periódicamente.

Los estímulos que reajustan el ritmocircadiano se denominan zeitgeber, quesignifica «dar hora».

Las personas ciegas no tiene luz para definirsus ritmos, muchas de ellas puedenajustarlos mediante el ruido, la actividad, latemperatura, etc.

Fotorreceptores responsables de señalar los cambios circadianos e la luz

Propiedades funcionales yestructurales de las célulasganglionares fotosensiblesde la retina en la rata. Elincremento de laintensidad de la luzproduce una descarga depotenciales de acción enestas células.

Esquema de los blancossobre los que influyenestas células ganglionaresfotosensibles de la retina.Las proyecciones hacia elnúcleo supraquiasmáticoforman el tractoretinohipotalámico.

Ciclo de producciónde melatonina en 24horas.

Jet lag. Descompensación horaria, disritmiacircadiana o síndrome de los husos horarios

Una alteración el los ritmos circadianosdebida a cambios de zona horarias seconocen como jet lag. Los viajeros sequejan de somnolencia durante el día,insomnio por la noche, depresión yproblemas en concentración.

Viajando al oeste retrasamos la fase.Yendo hacia el este avanzamos la fase.

El estrés eleva los niveles en sangre dela hormona adrenal cortisol y muchosestudios muestran que elevacionesprologadas del cortisol pueden produciruna pérdida de neuronas en elhipocampo, zona importante para lamemoria.

Entre los posibles síntomas provocados por el jet lag se encuentran:a) Fatiga, cansancio general que es el más frecuente.b) Problemas digestivos - vómitos y diarreas.c) Confusión en la toma de decisiones o al hablar.d) Falta de memoria.e) Irritabilidad.f) Apatía.

Un estudio de 2007 con hámster mostró que el sildenafil (tambiénconocido como Viagra) ayudó en un 50% a acelerar la recuperación decambios de adelanto en sus ciclos diarios. Este resultado se encontrósólo para cambios de adelanto (lo que serían viajes hacia el esteexperimentados por humanos) y fue efectivo comenzando en dosisbajas. Sin embargo, este uso no se ha probado en humanos y losfabricantes lo consideran un uso no medicado.

Estrategias para evitar el JetlagI. Dormir bien antes de empezar su viaje. II. Evita las bebidas alcohólicas y la cafeína.III. Beber mucho agua.IV. Intentar dormir durante el viaje.V. Comer muchas veces y poca cantidad. Si puede llevar fruta y/o

verduras frescas, tomar estos en vez de la comida que le sirvan en el avión.

VI. Llevar ropa cómoda. Evita las prendas que aprietan demasiadoVII. Intentar pasear por el avión.VIII. Usar gafas de sol, así engañaremos a nuestro reloj interno.

Trabajo en turnos. La gente se ajusta mejor al trabajo nocturno si duerme en

una habitación muy obscura durante el día y trabaja bajoluz muy brillante durante la noche, comparable al sol delmedio día.

Como reajusta la luz el NSQ. Una rama pequeña del nervio óptico, conocida como vía

retinohipotalámica se extiende directamente desde laretina hasta el NSQ.

Las células ganglionares que reajustan el ritmo circadianoestán situados principalmente cerca de la nariz, no estándistribuidas por la nariz.

Responden a la luz muy lentamente, y se desconectan dela luz muy lentamente cuando la luz cesa. Por tanto,responden a la cantidad media global de luz, no a cambiosinstantáneos en la luz.

Debido a que las células ganglionares no contribuyen a lavisión, no necesitan responder a los cambiosmomentáneos de la luz.

Etapas de sueño. El electroencefalograma (EEG), registra una

actividad global de los potenciales eléctricosde las células y fibras de las áreas cerebralesmás cercanas a cada electrodo unido al cuerocabelludo. Es decir, la mitad de las células deun área incrementa su potencial de actividadmientras la otra mitad la disminuyen, elregistro seria plano.

Las ondas alfa son características del estadorelajado, no de todas las vigilias.

Al inicio,durante lasomnolencia,el espectro defrecuenciasdel EEG sedesplaza hacialos valoresmás bajos y laamplitud delas ondascorticalesaumentaligeramente.

Sueño leve, secaracteriza poruna disminuciónmayor de lafrecuencia delas ondas delEEG y unaumento de suamplitud. Husosdel sueñodescargasperiódicas deactividadinteracciónentre neuronastalámicas ycorticales

Sueñomoderado oprofundo, lacantidad deusos disminuye,mientras laamplitud EEGaumenta aúnmás y lafrecuencia siguecayendo

Nivel másprofundo delsueño, conocidocomo sueño deondas lentas, laactividad EEGpredominanteconsiste enfluctuaciones dealta amplitud yfrecuencia muyalta. Hasta aquísuele tardar unahora.

Los registros deEEG sonnotablementesimilares a losestados devigilia

No-REM

Sueño paradójico en algunos aspectos es el sueño másprofundo y en otros el más ligero.

Existen durante el sueño períodos con movimientosrápidos del ojo, llamados sueño con movimientos rápidosdel ojo REM.

En el sueño encontramos una considerable cantidad deactividad cerebral, sin embargo, los músculos posturalesdel cuerpo, están más relajos que en cualquier otra etapa;y en este aspecto, el sueño REM es profundo.

Las etapas distintivas del REM se conocen como sueño no-REM (NREM).

Los sueños REM tienen más probabilidades de incluirimágenes visuales sorprendentes y patrones complicadosque los NREM, pero no siempre.

La etapa REM tiende a intensificar los sueños, perodifícilmente es sinónimo de soñar.

Alerta (arousual). Cortar transversalmente el mesencéfalo es más

perjudicial para la vigilia que cortar todos los tractossensoriales.

Disminuye la alerta al dañar la formación reticular,una estructura que se extiende desde el bulbo alprosencéfalo.

Las neuronas en la formación reticular con axonesascendentes están bien adaptadas para regular laalerta.

Una parte de la formación reticular que contribuye a laalerta cortical es el pontomesencéfalo, la estimulacióndel pontomesencéfalo despierta a un individuodormido o incrementa la alerta en alguien que ya estádespierto.

Despertar, dirigir atención a un estímulo,almacenar un recuerdo e incrementar unesfuerzo para conseguir un esfuerzo son tiposdistintos de atención que confían en sistemascerebrales algo distintos.

El locus coeruleus (lugar azul oscuro), unaestructura pequeña en el ponto, que está inactivacasi siempre, pero emite ráfagas de impulsos,liberando norepinefrina como respuesta aacontecimientos significativos.

El prosencéfalo basal (área dorsal delhipotálamo), proporciona axones a amplias áreasdel tálamo y la corteza cerebral. La mayoría deesos axones liberan acetilcolina como trasmisor,produciendo excitación sináptica ycomportamiento de alerta.

El sueño requiere una disminución de la alerta yun paso importante es disminuir la temperaturadel cerebro y del resto del conjunto corporal.

Otro paso importante en inhibir los sistemas dealerta. Un inhibidor es la adenosina. El cerebroestá activo y despierto, la adenosina se acumula.

Cuando las personas no duermen durante variosdías, la adenosina acumulada producesomnolencia que puede persistir varios días.

La cafeína, una droga que se encuentra en elcafé, te y muchas bebidas suaves, incrementala alerta bloqueando los receptores deadenosina.

Las prostaglandinas, que también ayudan adormir, son sustancias químicas presentes engran parte del cuerpo; el sistema inmuneaumenta su concentración en respuestas a lasinfecciones.

Un aumento de la liberación del GABAhipotalámico produce sueño y los fármacosque causan una liberación todavía mayorproducen anestesia.

Estructura Neurotransmisor que libera

Efectos sobre el comportamiento

Prontomesencéfalo Acetilcolina, glutamato Aumenta la alerta cortical.

Locus coeruleus Norepinefrina Aumente el almacenamiento de información durante la vigilia; suprime el sueño REM.

Procencéfalo basalLa mayoría de la células

Otras células

Acetilcolina

GABA

Excita el tálamo y la corteza; aumenta el aprendizaje y la atención; desplaza el sueño de NREM a REM.Inhibe tálamo y corteza.

Hipotálamo (partes) Histamina Aumenta la alerta.

Rafe dorsal y protuberancia

Serotonina Interrumpe el sueño REM.

Comparadas con elplacebo, lasbenzodiazepinas aceleranel inicio y la profundidaddel sueño, mientras que lacafeína, que es unantagonista de losreceptores de laadenosina (induce sueño).

Fármacos y sueño.

El sueño REM se asocia con un patrón distintivo de potenciales eléctricos de amplitud alta conocidos como ondas PGO, por protuberancia-geniculado-occipital.

Insomnio La mejor medida del insomnio es que la persona sienta

que ha descansado bien al día siguiente. Alguien que sesienta cansado durante el día no está durmiendo losuficiente por la noche.

Las personas con insomnio temprano tienen problemaspara dormirse. Las que tienen insomnio demantenimiento se despiertan frecuentemente por lanoche. Las que tienen insomnio de terminación sedespiertan demasiado pronto y no pueden volverse adormir

Apnea del sueño Es un tipo especial de insomnio, que es la imposibilidad

de respirar mientras duerme.

Narcolepsia Es una enfermedad caracterizada

por periodos frecuentes oinesperados de sueño durante eldía. Cuatro síntomas se asocian:

1. Ataques graduales o repentinos desomnolencia externa durante eldía.

2. Cataplexia ocasiona, un ataque dedebilidad muscular mientras lapersona permanece despierta.

3. Parálisis del sueño, unaincapacidad completa para elmovimiento cuando se duermen ocuando despiertan.

4. Alucinaciones hipnagógicas,experiencias como las de lossueños, que la persona tieneproblemas para distinguir de larealidad y que ocurren a menudocuando aparece el sueño.

Trastorno de movimientos límbicos periódicos.

Es un movimiento involuntario repetido de las piernas ylos brazos. Experimentan temblor involuntarioocasionalmente.

Trastorno de comportamiento REM. Las personas con este trastorno se mueven

vigorosamente durante sus periodos REM,aparentemente representando sus sueños.

Terrores nocturnos, somniloquia ysonambulismo.

Los terrores nocturnos son experiencias de ansiedadintensa que hacen que las personas se despiertengritando de terror. Los terrores son diferentes a laspesadillas.

La somniloquia es frecuente e inofensiva, la mayoríahabla ocasionalmente en sueños.

Es más frecuente durante las etapas tres o cuatro delsueño.

Las funciones del sueño. El sueño tiene dos funciones principales: reparar el

cuerpo y conservar energía durante un periodo derelativa ineficiencia.

Según la teoría del sueño como mecanismo dereparación y restauración, la función principal del sueñoes permitir al organismo, especialmente al cerebro,reparase a sí mismo después de los esfuerzos del día.

De acuerdo con la teoría evolutiva del sueño, hemosdesarrollado la necesidad de dormir para forzarnos aconservar energía cuando seriamos relativamenteineficientes.

Las funciones del sueño REM. Las personas privadas del sueño REM se vuelven

irritables y tienen problemas de concentración. Laspersonas que pasan un periodo de privación de sueñoREM lo compensan pasando después más tiempo de lohabitual en el sueño REM.

Según la hipótesis de activación-síntesis, los sueñosson, en parte, intentos del cerebro de dar sentido a lainformación que le llega, basándose principalmente enlos estímulos aleatorios que les llega de laprotuberancia.

Según la hipótesis clínico-anatómica, los sueños seoriginan en parte con estímulos externos, peroprincipalmente a partir de las propias motivaciones delcerebro, los recuerdos y la alerta. La estimulaciónproduce a menudo resultados peculiares porque notiene que competir con la entrada normal de la vista yno recibe ninguna censura desde la corteza prefrontal.