Dormir es el precio que el cerebro paga por aprender

Publicado por la Universidad de Wisconsin 9 de Enero 2014

Traducido por nuestro diplomado Juanjo García

¿Por qué los animales, desde la mosca de la fruta a los humanos tienen la necesidad de dormir? Después de todo, el sueño los desconecta de su entorno, los pone en peligro y les impide buscar alimento o compañeros durante gran parte del día.

Dos científicos del sueño de la Escuela de Medicina y Salud pública la Universidad de Wisconsin, dicen que su hipótesis de la homeostasis sináptica del sueño o “SHY” desafía la teoría de que el sueño refuerza las conexiones cerebrales.

La hipótesis SHY, que cuenta con años de pruebas de estudios en humanos y animales, dice que el sueño es importante porque disminuye las conexiones entre células cerebrales para ahorrar energía, evitar estrés celular y mantener la capacidad de las neuronas para responder con criterio selectivo a los estímulos.

“El sueño es el precio que el cerebro debe pagar por el aprendizaje y la memoria”, dice el Doctor Giulio Tononi, del Centro de UW para el Sueño y el Conocimiento. “Durante la vigilia, el estudio refuerza las conexiones sinápticas en todas las partes del cerebro, aumentando la necesidad de energía y saturando el cerebro con la nueva información. El sueño permite al cerebro reiniciarse, ayudando a integrar el material recién aprendido en recuerdos consolidados, entonces el cerebro puede comenzar de nuevo al día siguiente. “

Tononi y su co-autor el Doctor Chiara Cirelli, ambos profesores de psiquiatría, explican su hipótesis en un artículo de la publicación de hoy del diario Neuron. Sus estudios de laboratorio sobre el sueño y la consciencia en animales abarcan desde las moscas de la fruta a las personas; SHY tiene en cuenta las pruebas de estudios a nivel molecular, electrofisiológico y conductuales, así como de simulaciones por ordenador. El término “homeostasis sináptica” se refiere a la capacidad del cerebro de mantener un equilibrio en la fuerza de las conexiones dentro de sus neuronas.

¿Por qué el cerebro tiene que reiniciarse? Suponga que alguien usó las horas de vigilia aprendiendo una nueva habilidad como montar en bici. Los circuitos involucrados en el aprendizaje se verían altamente reforzados, pero al día siguiente el cerebro tendrá que prestar atención al aprendizaje de una nueva tarea. Así, aquellos circuitos de ‘montar-en-bici” deben ser reducidos para que no interfieran con el aprendizaje del nuevo día.

“El sueño ayuda al cerebro a normalizar de nuevo la resistencia sináptica basada en un muestreo completo sobre su conocimiento total del entorno”, dice Tononi, ” más que haber sido influido por las entradas particulares de un día en concreto”.

Así mismo, la razón por la que tampoco olvidamos como montar en bici después del sueño de una noche es porque aquellos circuitos activos se reducen menos que aquellos que no estuvieron implicados en el estudio de manera activa. Ciertamente, hay pruebas de que el sueño realza las características importantes de la memoria, incluyendo la adquisición, la consolidación, la extracción de la idea esencial, la integración y “el olvido inteligente”, que permite al cerebro librarse de la acumulación inevitable de detalles sin importancia.

Sin embargo, una creencia común es que el sueño ayuda a la memoria a reforzar los circuitos neurales durante el aprendizaje en el período de vigilia. Pero Tononi y Cirelli creen que la consolidación y la integración de la memoria, así como la restauración de la capacidad para aprender, vienen de la capacidad del sueño de disminuir la potencia sináptica y mejorar las relaciones señal/ruido.

Mientras el artículo encuentra pruebas testables para la hipótesis SHY, también señala que quedan una serie de cuestiones todavía abiertas. Una pregunta es si el cerebro podría alcanzar la homeostasis sináptica durante la vigilia, teniendo sólo algunos circuitos ocupados, y el resto off-line para así resetearse por si solos.

Otras áreas para la futura investigación incluyen la función específica del sueño de REM (cuando más se tiende a soñar) y el papel posiblemente crucial del sueño durante el desarrollo, un tiempo de estudio intenso y la remodelación masiva del cerebro.

REFERENCIAS:

1. Giulio Tononi, Chiara Cirelli. Sleep and the Price of Plasticity: From Synaptic and Cellular Homeostasis to Memory Consolidation and Integration. Neuron (2014). DOI: 10.1016/j.neuron.2013.12.025.