La compleja coreografía de la actividad cerebral durante el sueño

La música del cerebro se duerme y se despierta / Pixabay

En muchos aspectos, el sueño sigue siendo un misterio científico a pesar de ocupar aproximadamente un tercio de nuestras vidas. La comprensión de lo que acontece durante el sueño depende inseparablemente de nuestra capacidad para categorizar y derivar patrones de la actividad cerebral.

 

UPF / La tarea científica se inició en la década de 1930, cuando por primera vez fue posible registrar los potenciales de acción neuronal del cerebro durante el sueño mediante técnicas de electroencefalografía (EEG) que aportan datos de amplitud y frecuencia de las ondas cerebrales.

Actualmente, entre los expertos hay consenso en que el sueño humano pasa por cuatro distintas fases, más una fase de sueño REM

Actualmente, entre los expertos hay consenso en que el sueño humano pasa por cuatro distintas fases, más una fase de sueño REM (rapid eye movement) o etapa de sueño paradójico, en las que tienen lugar diversos procesos. A pesar de los grandes avances en las modernas tecnologías para registrar la actividad cerebral, “nuestra visión sigue siendo innecesariamente estrecha”, opinan los autores de un trabajo publicado en Nature Communication.

Un equipo internacional de investigadores, entre los cuales se halla Gustavo Deco, director del Centro de Cognición y Cerebro (CBC) y profesor de investigación ICREA del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF, han utilizado registros de imágenes obtenidas por resonancia magnética funcional (fMRI) para descubrir más sobre la  actividad cerebral total que subyace en las etapas convencionales del sueño humano. Los resultados de este estudio se han publicado el 4 de marzo de 2019 en la revista de acceso abierto Nature Communications.

Redes dinámicas de todo el cerebro de las grabaciones de sueño fMRI utilizando un modelo oculto de Markov. Nature Communicationsvolume 10, Article number: 1035 (2019).

 

“No muy diferentes de las coreografías utilizadas en música y danza”

Hasta ahora, las diferentes etapas del sueño se habían basado en la observación de los registros obtenidos mediante electroencefalogramas. En este estudio, por primera vez los científicos han identificado mediante fMRI estados recurrentes de configuraciones únicas de interacciones entre regiones cerebrales y estados de transición entre éstas “no muy diferentes de las coreografías utilizadas en música y danza”, comentan sus autores.

Cuando se comparan los registros de las diferentes fases del sueño obtenidos mediante técnicas de fMRI con los obtenidos por EEG convencionales, los hallazgos con fMRI muestran mayor resolución y mayor complejidad de las que se habían observado por técnicas tradicionales d’EEG.

“Hemos podido ver cómo las diferencias entre los estados de vigilia y de sueño se reflejan en la reorganización a gran escala de las redes cerebrales”, explican

“En lugar de reducirse a una cuestión de cambios generales en las frecuencias de EEG, hemos podido ver cómo las diferencias entre los estados de vigilia y de sueño se reflejan en la reorganización a gran escala de las redes cerebrales”, explican.

“El límite entre la vigilia y el sueño, la pérdida de conciencia que experimentamos cada noche, ha desafiado la puesta en escena del sueño convencional durante décadas, y los resultados basados ​​en datos confirman que las definiciones actuales son inconsistentes”, añaden.

Estos resultados podrían cambiar la forma en que entendemos el sueño y la forma en que se abordan los trastornos del sueño, como por ejemplo el insomnio. El sueño y los cambios asociados en la conciencia no son sólo un tema de perplejidad científica, sino que representan una necesidad vital para el funcionamiento saludable del cuerpo.

Hoy carecemos de una comprensión consistente de lo que sucede en el cerebro cuando el sueño sufre, en el insomnio, pero también en psiquiatría, donde la interrupción del sueño está presente de manera ubicua.

Estos resultados podrían cambiar la forma en que entendemos el sueño y la forma en que se abordan los trastornos del sueño, como por ejemplo el insomnio

“Esperamos que una representación más completa y basada en datos de los cambios en la red neuronal de todo el cerebro durante el sueño pueda ayudar a desarrollar mejores modelos del papel del sueño en tales trastornos”, afirman los investigadores.

El profesor Morten Kringelbach, investigador de la Universidad de Oxford (Reino Unido) y autor principal, agrega: “Los hallazgos muestran la compleja coreografía de la actividad cerebral durante el sueño normal. Además de romper fundamentos en nuestra comprensión del sueño, también hemos dado el paso poco ortodoxo de encontrar nuevas formas de escuchar los hallazgos. Hemos trabajado en estrecha colaboración con el compositor Milton Mermikidis que ha interpretado nuestros datos científicos para producir una hermosa composición musical: ‘Sound asleep’, la música del cerebro se duerme y se despierta”.

Referencia bibliográfica: 
A. B. A. Stevner, D. Vidaurre, J. Cabral, K. Rapuano, S. F. V. Nielsen, E. Tagliazucchi, H. Laufs, P. Vuust, G. Deco, M. W. Woolrich, E. Van Someren & M. L. Kringelbach (2019), “Discovery of key whole-brain transitions and dynamics during human wakefulness and non-REM sleep”, Nature Communications, vol 10, 1035.

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