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Metabolismo

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A pesar de que aún existen muchos misterios sobre las funciones tanto metabólicas como psicológicas del sueño, los últimos estudios describen con mayor detalle tanto las bondades del buen descanso, como los perjuicios vinculados con la falta del mismo.

Cada noche se produce una importante regulación de diferentes aspectos tanto orgánicos como emocionales. Entre otras funciones, en este proceso de homeostasis se produce una re-calibración del ritmo cardiaco en la fase REM, y se lleva a cabo un proceso de limpieza sináptica de los residuos metabólicos de las células neuronales donde el cerebro literalmente encoje para drenar las toxinas que se acumulan.

Durante el sueño el cerebro necesita menos oxígeno. La reducción del flujo de sangre permite que el líquido cefalorraquídeo, un fluido transparente que rodea el cerebro, fluya hacia adentro. Luego fluye nuevamente al sistema circulatorio, llevandose consigo toxinas (como los beta amiloides) que se acumulan naturalmente en el cerebro para ser finalmente procesadas por el hígado. El sistema glinfático es el encargado de esta operación. Mientras sueñas las neuronas reducen hasta un 60% su tamaño durante esta función y la actividad de ese sistema se multiplica por 10.

La homeostasis sináptica estabiliza los circuitos neuronales y asegura la fidelidad de la comunicación dentro de redes complejas que requieren remodelación continua para acomodar la actividad.

El sueño facilita el correcto funcionamiento entre otros funciones inmunológicas, hormonales, la reparación de tejidos, el metabolismo etcétera.

Anatomía del sueño

El hipotálamo humano ocupa un volumen de cuatro centímetros cúbicos, el 0.3 % del volumen encefálico normal de un adulto, y pesa entre 5 y 8 gramos. Este área del cerebro es el centro de control donde se orquestan los procesos fisiológicos que inducen la excitación y la inhibición de diferentes áreas y funciones en las distintas fases del sueño.

En el núcleo del hipotálamo, las células reciben la información sobre la exposición a la luz directamente de los ojos. Uno de los descubrimientos más importantes de la ciencia en los últimos años se vincula con la tremenda importancia de los ritmos circadianos no solo para el descanso, sino para la función metabólica, le regulación de la temperatura corporal, la liberación de hormonas y la inmunidad. Entender y respetar los ciclos circadianos puede facilitarnos grandes ventajas en lo relativo a la salud y a la longevidad.

El tronco encefálico, en la base del cerebro, se comunica con el hipotálamo para inducir las transición entre la vigilia y el sueño. Las células del hipotálamo y el tronco encefálico producen un neurotransmisor llamado GABA, que inhibe la excitación, nos relaja mentalmente preparándonos para el sueño. El tronco encefálico además se encarga de bloquear las funciones motoras en la fase REM para que nuestros sueños no disparen el movimiento corporal.

El tálamo es la zona del cerebro que gestiona la recepción de la información que proviene de nuestros sentidos. Se suele vincular con la parte emocional. Durante la mayoría de las fases del sueño, esta parte reduce en gran medida su actividad para que podamos dirigir nuestros recursos energéticos a la reparación física. En la fase REM sin embargo, el tálamo está más activo, y envía las sensaciones que experimentamos mientras soñamos.

La glándula pineal recibe señales del núcleo del hipotálamo y aumenta la producción de la hormona melatonina para ayudarnos a dormir condicionada de nuevo con los ritmos circadianos y nuestra exposición y a las diferentes temperaturas de color que estamos percibiendo. Esta glándula tiene receptores tanto para la dopamina como para la serotonina.

La dopamina inhibe la producción de la noradrenalina, el neurotransmisor involucrado en la producción y liberación de melatonina. Cuando aparece la dopamina, la glándula pineal produce y libera menos melatonina, lo que induce la activación de nuestro sistema.

Un estudio de 2012 desveló que la falta de sueño disminuye la disponibilidad de ciertos tipos de receptores de dopamina. Con menos receptores, la dopamina no tiene ningún lugar al que adherirse, lo que dificulta mantenerse despierto.

La liberación de adenosina de las células en el prosencéfalo basal y otras regiones impulsa también la química que induce nuestro estado de reposo. El mesencéfalo actúa como un sistema de excitación. Ambas zonas están implicadas en la acción vigilia-sueño.

La amígdala, una estructura con forma de almendra involucrada en el procesamiento de las emociones, se vuelve cada vez más activa durante el sueño REM.

La orexinas son las hormonas neuropéptidas responsables de regular muchos sistemas relacionados con el sueño y estabilizar los estados de vigilia y sueño. Algunos de los sistemas regulados por las orexinas son los sistemas de dopamina, norepinefrina, histamina y acetilcolina.

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Neurotransmisores y sueño

La serotonina juega un papel importante en la regulación de los ciclos sueño-vigilia. Sus funciones son extremadamente complejas y sofisticadas en nuestro organismo. En las distintas fases del sueño estimula diferentes funciones y por tanto puede ser responsable tanto de mantener el sueño, como de prevenir que concilies el mismo. La disparidad en su función se vincula entre otros factores a la parte del cerebro en la que se origina y al tipo de receptor al que se adhiere.

El 95 % de la serotonina se produce en los intestinos. Solo el 5% se genera en el cerebro. Además de regular los movimiento en los intestinos, se cree que la serotina fuera del cerebro ayuda a sintetizar la melatonina que pone en descanso a órganos como el hígado.

En una parte de su cerebro llamada núcleo del rafe dorsal, la serotonina alta se asocia con la vigilia. Sin embargo, una acumulación de serotonina en este mismo área con el tiempo puede inducir el sueño. Se ha demostrado que los ISRS, los antidepresivos que inhiben la absorción de la serotonina, reducen la cantidad de sueño REM. La serotonina es un precursor químico de la melatonina, la principal hormona involucrada en el sueño que se crea en la glándula pineal.

El GABA es una aminoácido que funciona como el neurotransmisor inhibidor principal en el cerebro. Se sintetiza a partir de la descarboxilación del glutamato gracias acción de la enzima glutamato descarboxilasa (GAD), un proceso que ocurre en las neuronas gabaérgicas en el cerebelo, los ganglios basales y diferentes áreas de la corteza cerebral y en la médula espinal.

La activación de los receptores GABAA provoca la inhibición neuronal al aumentar la conductividad de iones cloruro.Los niveles endógenos de GABA en la formación reticular pontina son mayores durante la vigilia que durante el sueño REM. Hay evidencias de que GABA también ayuda a regular la síntesis de melatonina, la hormona natural del sueño.

El glutamato es el neurotransmisor más común en el cerebro y el principal neurotransmisor excitante. Curiosamente, también es el precursor de GABA.

La acetilcolina se relaciona tanto a la vigilia como a la fase de sueño REM. La liberación de acetilcolina en el prosencéfalo basal es más alta durante el sueño REM y más baja durante la vigilia y el sueño NREM.

En un estudio pionero en Harvard se utilizó el control optogenético de la actividad de las neuronas colinérgicas para proporcionar evidencias de la inducción al estado REM.

La adenosina en sí es un neurotransmisor, un neuromodulador y un potente vasodilatador. En el cuerpo, la adenosina ayuda en la transferencia de energía celular al formar moléculas como el trifosfato de adenosina (ATP) y el difosfato de adenosina (ADP).

En el cerebro, la adenosina es un desempeña labores inhibidoras, es decir actúa como un depresor del sistema nervioso central. El subtipo de receptor de adenosina es el más abundante en el cerebro. En condiciones normales, promueve el sueño y suprime la excitación.

Cuando está despierto, los niveles de adenosina en el cerebro aumentan cada hora. Los aumentos en los niveles endógenos de adenosina en una región específica del cerebro durante un período de vigilia prolongada indican que la región ha sido metabólicamente activa. Las medidas bioquímicas directas muestran que los niveles de ATP aumentan durante el sueño en las áreas del cerebro que son más activas durante la vigilia. Este hallazgo proporciona apoyo directo a la hipótesis de que el sueño cumple una función restauradora.

Microbiota y sueño

Las bacterias pueden sintetizar y responder a hormonas y neurotransmisores. Las especies de Lactobacillus y producen acetilcolina y gamma-amino butirato (GABA); Las especies de Bifidobacterium producen GABA. Las bacterias intestinales influyen en la reactividad del eje HPA (hipotalámico-hipofisario-adrenal) y en la inducción y mantenimiento del sueño nREM.

Genes y sueño

Algunos genes condicionan la cantidad de sueño que necesitamos. Los genes Per, tim y Cry influyen en nuestros ritmos circadianos y el momento del sueño ya que controlan la excitabilidad de las neuronas y los genes “reloj”.

Fases del sueño

El sueño se produce en ciclos de cuatro fases: etapa nREM 1, 2, 3 y REM. Como media general se suelen experimentar de cuatra a cinco ciclos por noche. El primero dura unos 90 minutos. Después de este, la media suele ser de 100 a 120 minutos por ciclo.

La noche “tipo” puede dividirse en dos parte. En la primera principalmente se suceden las etapas nREM 2 y nREM 3 con períodos esporádicos de la etapa 1 y períodos cortos de REM. A medida que avanza la noche, la Etapa nREM 3 comienza a disminuir en cantidad, mientras que las Etapas 1 y 2 permanecen con períodos de alargamiento de REM.

Se experimentan de tres a cinco períodos REM durante la noche con el período REM más largos justo antes de despertarse por el día. Es esta fase la frecuencia cardíaca aumenta, la presión arterial aumenta, los hombres desarrollan erecciones y el cuerpo pierde parte de la capacidad de regular su temperatura.

nREM

El sueño profundo tiene lugar en la fase 3 nREM. En esta fase son predominantes las ondas delta (baja intensidad y gran amplitud). En esta fase se apaga el interruptor de la consciencia para centrar todos nuestros recursos al mantenimiento biológico. Las oscilaciones neuronales se sincronizan y la frecuencia cardíaca y presión arterial disminuyen. Se libera la hormona del crecimiento y se restaura el cuerpo y los músculos del estrés del día. El sistema inmunitario también se restablece.

El sueño profundo funciona como un ansiolítico natural al restaurar el mecanismo prefrontal del cerebro que regula nuestras emociones, disminuyendo la reactividad emocional y fisiológica y evitando la escalada de ansiedad.

REM

Se sabe mucho menos sobre el sueño profundo que el sueño REM. Puede ser durante esta etapa que el cerebro también se refresque para un nuevo aprendizaje al día siguiente.

Cuanto mayor sea el porcentaje de sueño REM, más descansado que el sueño. La consolidación de la memoria y la transferencia de la memoria a corto plaza (hipocampo) a largo plazo (cortex) ocurre en esta fase.

Los despertares cortos de 5-10 minutos, particularmente un despertar adicional aproximadamente 6.5 horas después del inicio del sueño, aumentaron drásticamente el porcentaje de REM.

Sobre las ondas cerebrales:

Lo principales patrones de ondas cerebrales son cuatro:

1. Beta (14-30 Hz). Estado de vigilia en alerta. En esta zona nos solemos encontrar durante el día. El patrón asociado con la concentración, la excitación y la cognición. Es el que tiene una mayor velocidad. La ansiedad por ejemplo produce una característica forma de esta onda.

2. Alfa (8–14 Hz). Se trata de un estado de mayor relajación donde la ondas cerebrales van disminuyendo. Se trata de un estado de relajación de alta concentración que se asocia a una zona de alta capacidad para proceso el almacenamiento de información. Se puede inducir por medio de procesos contemplativos y de meditación. Muy asociado al bienestar y la felicidad.

3. Theta (4–8 Hz): Sueño ligero donde se accede a la mente inconsciente y procesos de grandes meditadores.

Creatividad (cuando tienes una experiencia de “¡Ah, ja!”, Donde de repente “lo entiendes”, estás haciendo estallidos de ondas theta) Aumento de las habilidades de memoria

Experiencias visionarias (sueños y visiones durante la meditación).

Experiencias integradoras (donde realizamos cambios positivos de amplia base en la forma en que nos vemos a nosotros mismos, a los demás o en ciertas situaciones de la vida).

Cuando se hacen ondas theta, se omiten los filtros de auto-sabotaje del cerebro izquierdo, lo que facilita mucho el cambio de creencias o hábitos. Se trata de estado de alivio del estrés, donde el cerebro produce muchas endorfinas relajantes.

4. Delta (0.1–4 Hz): Sueño profundo sin sueños donde se suele dar la pérdida total de conciencia. En esta fase liberamos hormona de crecimiento para el mantenimiento y reparación del organismo.

Insomnio

Una noche de insomnio puede desencadenar un aumento de hasta un 30% en los niveles de ansiedad, según una nueva investigación de UC Berkeley.

Un ligera reducción del sueño (dormir de 6 a 7 horas), un desfase de 1 a 2 horas nuestro horario de descanso de una día a otro, o la reducción del sueño nREM o REM reduce nuestra inteligencia de la siguientes maneras:

Inteligencia aplicada: menor controla emocional y resistencia al estrés, fuerza de voluntad y enfoque. Ralentización de la respuesta cognitiva.

Regulación hormonal errónea:  Con consecuencia se padece un peor humor y menos energía. El tamaño de los testículos se reduce.

Inmunidad significativamente reducida: Más enfermedad y menos productividad.

Inteligencia dinámica: la capacidad de recordar lo que aprendiste el día anterior empeoró significativamente y la habilidad de aprender al día siguiente empeoró.

Inteligencia clásica: cognición y capacidad significativamente deterioradas para ver soluciones creativas y para el pensamiento divergente..

Inteligencia social: hay experimentos reales que muestran que las personas con falta de sueño son menos capaces de leer expresiones faciales, se consideran menos atractivas y persuasivas, etc.

Empeoramiento de la eliminación de desechos del cerebro.

Si pasamos 7 horas en la cama, dormimos 6 horas y eliminamos las últimas etapas del sueño, degradando sus funciones en un 80%. Si cambiamos nuestra hora de dormir por 2 horas de un día para otro, destruimos las primeras etapas del sueño y degradamos sus funciones únicas en un 80%.

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