¿Porqué dormimos y cómo funciona el sueño en el Cerebro?

Un estudio publicado hoy en la revista Current Biology sugiere que los astrocitos podrían ser tan importantes para la regulación del sueño como las neuronas. Este descubrimiento  puede preparar el escenario para posibles estrategias de tratamiento para los trastornos del sueño y las enfermedades neurológicas y otras afecciones asociadas con los problemas del sueño, como el trastorno de estrés postraumático, la depresión, la enfermedad de Alzheimer y el trastorno del espectro autista.

Para profundizar en el papel de los astrocitos en el sueño, utilizaron un modelo de roedor para registrar la actividad del calcio de los astrocitos durante el sueño y la vigilia, así como después de la falta de sueño. Utilizaron un indicador de calcio fluorescente que se obtuvo a través de diminutos microscopios montados en la cabeza que miraban directamente al cerebro de los ratones mientras se movían y se comportaban como lo harían normalmente. Este indicador permitió al equipo ver la actividad fluorescente impulsada por el calcio parpadeando en los astrocitos durante las conductas de sueño y vigilia. Esta metodología única que utiliza estos microscopios en miniatura permitió al equipo realizar el primer estudio de la actividad del calcio de los astrocitos durante el sueño en animales que se comportan libremente.

Al observar los astrocitos en la corteza frontal, un área del cerebro asociada con cambios EEG medibles en la necesidad de sueño, encontraron que la actividad de los astrocitos cambia dinámicamente a lo largo del ciclo sueño-vigilia y observaron la mayor actividad de calcio al comienzo de la fase de descanso, cuando la necesidad de dormir es mayor, y la menor actividad de calcio al final de la fase de prueba, cuando la necesidad de dormir se ha disipado.

A continuación, mantuvieron despiertos a los ratones durante las primeras 6 horas de su fase de descanso normal y observaron el cambio de la actividad del calcio en paralelo con la actividad de ondas lentas del EEG durante el sueño, un indicador clave de la necesidad de sueño. Es decir, encontraron que la falta de sueño provocaba un aumento en la actividad del calcio de los astrocitos que disminuía después de que se dejaba dormir a los ratones.

Su siguiente pregunta fue si la manipulación genética de la actividad del calcio de los astrocitos afectaría la regulación del sueño. Para averiguarlo, estudiaron ratones que carecían de una proteína conocida como STIM1 de forma selectiva en los astrocitos, lo que reducía la cantidad de calcio disponible. Después de ser privados de sueño, estos ratones no durmieron tanto tiempo ni se adormecieron tanto como los ratones normales una vez que se les permitió dormir, lo que confirmó aún más hallazgos anteriores que sugieren que los astrocitos juegan un papel esencial en la regulación de la necesidad de dormir.

Finalmente, probaron la hipótesis de que quizás la actividad del calcio de los astrocitos simplemente refleja la actividad eléctrica de las neuronas. Los estudios han demostrado que la actividad eléctrica de las neuronas se sincroniza más durante el sueño no REM y después de la privación del sueño, pero los investigadores encontraron lo contrario para los astrocitos, con la actividad del calcio cada vez menos sincronizada en el sueño no REM y después de la privación del sueño. Los hallazgos de nuestro estudio sugieren que es posible que hayamos estado buscando en el lugar equivocado durante más de 100 años, tenemos que apuntar a los astrocitos para comprender por qué y cómo dormimos, así como para el desarrollo de terapias que podrían ayudar a las personas con trastornos del sueño y otras afecciones de salud que involucran un sueño anormal.