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DESCUBRE ¿por qué dormimos?

Dormimos para olvidar algunas de las cosas que aprendemos en el día.

Foto: Temátcia

A lo largo de los años, los científicos han propuesto muchas hipótesis sobre por qué dormimos. Algunos han argumentado que es una forma de ahorrar energía. Otros han sugerido que dormir brinda la oportunidad de limpiar los desechos celulares del cerebro. Otros han planteado que el sueño simplemente fuerza a los animales a estar quietos, lo que les permite esconderse de sus predadores.

Un par de investigaciones publicadas recientemente en la revista Science ofrece evidencia de otra noción: dormimos para olvidar algunas de las cosas que aprendemos en el día.

Para poder aprender debemos desarrollar conexiones, o sinapsis, entre las neuronas de nuestro cerebro. Estas conexiones le permiten a las neuronas comunicarse de manera rápida y eficiente. Guardamos nuestros recuerdos en estas redes.

En 2003, Giulio Tononi y Chiara Cirelli, biólogos de la Universidad de Wisconsin-Madison, propusieron que las sinapsis se desarrollan de forma tan exuberante durante el día que nuestros circuitos cerebrales se llenan de “ruido”. Cuando dormimos, argumentaban los científicos, nuestros cerebros reducen las conexiones para que las señales predominen sobre el ruido.

Desde entonces, Tononi y Cirelli junto con otros investigadores, han encontrado mucha evidencia indirecta que apoya la hipótesis de la homeostasis sináptica. Resulta que, por ejemplo, las neuronas pueden reducir sus sinapsis… por lo menos en una placa. En experimentos de laboratorio con conglomerados de neuronas, los científicos pueden añadirles un medicamento que las excita para desarrollar sinapsis adicionales. Después, las neuronas reducen ese aumento.

Otra evidencia proviene de las ondas eléctricas liberadas por el cerebro. Durante el sueño profundo, las ondas se hacen más lentas. Tononi y Cirelli han planteado que las sinapsis reducidas producen este cambio. Hace cuatro años pudieron poner a prueba su teoría pues dquirieron una especie de rebanadora para el tejido cerebral, que usaron para cortar capas delgadísimas del cerebro de un ratón.

Luisa de Vivo, una científica adjunta que trabajaba en su laboratorio, condujo un estudio minucioso de tejido de ratones, algunos dormidos y otros despiertos. Ella y sus colaboradores determinaron el tamaño y la forma de 6920 sinapsis en total.

Las sinapsis en los cerebros de los ratones dormidos, según descubrieron, eran un 18 por ciento menores que en los ratones despiertos.

“Ese gran cambio es sorprendente”, dijo Tononi.

El segundo estudio fue dirigido por Graham H. Diering, un investigador de postdoctorado en la Universidad Johns Hopkins. Diering y sus colegas se propusieron explorar la hipótesis de la homeostasis sináptica mediante el estudio de las proteínas en los cerebros de ratones. “En verdad me estoy acercando desde una postura básica”, dijo Diering.

En un experimento, Diering y sus colaboradores crearon una ventanita para ver los cerebros de los ratones. Luego añadieron un compuesto químico que iluminaba una proteína superficial de las sinapsis cerebrales y descubrieron que la cantidad de proteínas superficiales se reducía durante el sueño. Esa disminución es lo que se esperaría ver si las sinapsis se reduce.

Diering y sus colegas buscaron el catalizador molecular de este cambio. Encontraron que cientos de proteínas aumentan o disminuyen dentro de las sinapsis durante la noche. Sin embargo, sobresalía una proteína en particular, llamada Homer1A.

En experimentos anteriores con neuronas en una placa de laboratorio, Homer1A demostró ser importante para reducir las sinapsis. Diering se preguntó si también sería importante en el sueño. Para descubrirlo, estudiaron ratones modificados mediante ingeniería genética para que no pudieran elaborar proteínas Homer1A. Estos ratones dormían igual que los ratones naturales, pero sus sinapsis no cambiaban sus proteínas como sucedía en los ratones ordinarios.

El estudio sugiere que el sueño provoca que las neuronas produzcan Homer1A y lo integren a sus sinapsis. Cuando llega el sueño, Homer1a inicia la maquinaria para la limpieza.

Con tal de ver cómo esta maquinaria de limpieza afecta el aprendizaje, los científicos hicieron que los ratones ordinarios pasaran por una prueba de memoria. Los pusieron en una cámara donde recibían un leve choque eléctrico si caminaban por cierta sección del piso.

Esa noche, los científicos le inyectaron un compuesto químico a los cerebros de algunos de los ratones. El compuesto había mostrado en las placas que bloqueaba la reducción de sinapsis en las neuronas. Al siguiente día, los científicos pusieron de nuevo a todos los ratones en la cámara donde habían estado antes. Ambos grupos pasaron mucho tiempo sin moverse, recordando con temor los choques.

Sin embargo, cuando los investigadores los pusieron en una cámara diferente, notaron una gran diferencia. Los ratones ordinarios olisqueaban curiosos por todos lados. Por otro lado, los ratones a los que se les había impedido reducir sus sinapsis durante el sueño se quedaron pasmados de nuevo.

Diering piensa que los ratones inyectados no podían enfocar su recuerdo a la cámara específica donde habían recibido los choques. Sin la limpieza de la noche, sus recuerdos eran confusos.

En su propio experimento, Tononi y sus colaboradores hallaron que la reducción no se produjo en todas las neuronas. Una quinta parte de las sinapsis permaneció igual. Es posible que estas sinapsis codifiquen recuerdos bien establecidos en los que no hay que interferir. “Puedes olvidar de manera inteligente”, dijo Tononi.

Otros investigadores advirtieron que los nuevos hallazgos no son una prueba definitiva de la hipótesis de la homeostasis sináptica. Marcos G. Frank, un investigador del sueño de la Universidad estatal de Washington en Spokane, dijo que podría ser difícil decir cuáles cambios en el cerebro durante las noches fueron causados por el sueño o por el reloj biológico. “Es un problema general de este campo”, señaló.

Markus H. Schmidt, del Instituto de Medicina del Sueño de Ohio, dijo que aunque el cerebro pueda reducir las sinapsis durante el sueño, todavía duda que esta sea la función principal del sueño.

“El trabajo es excelente”, dijo sobre los nuevos estudios, “pero hay una pregunta: ¿esta es una de las funciones del sueño, o es la función?”.

Muchos órganos, no solo el cerebro, parecen funcionar de manera distinta durante el sueño, mencionó Schmidt. Por ejemplo, los intestinos parecen desarrollar muchas células nuevas.

Tononi dijo que los nuevos hallazgos deberían alentar el estudio de los efectos de los medicamentos para dormir. Aunque pueden ser buenos induciendo el sueño, también es posible que interfieran con la reducción necesaria para la elaboración de recuerdos. “Podrías estar actuando contra ti mismo”, dijo Tononi.