¿Qué tiene en común un sueño saludable con un terremoto?

Una nueva investigación en ratas muestra que las excitaciones corticales y los despertares breves durante el sueño exhiben una dinámica de no equilibrio y una organización compleja en las escalas de tiempo necesarias para las transiciones espontáneas de la etapa del sueño y para mantener un sueño saludable. Prof. Plamen Ch. Ivanov de la Universidad de Boston y sus colegas presentan estos hallazgos en PLOS Biología Computacional.

El sueño se considera tradicionalmente como un proceso homeostático que resiste la desviación del equilibrio. En ese sentido, los episodios breves de vigilia se consideran perturbaciones que conducen a la fragmentación del sueño y los trastornos relacionados.

Al abordar aspectos de la regulación del sueño y la vigilia consolidados y el ciclo de sueño-vigilia, el paradigma homeostático no tiene en cuenta las docenas de transiciones abruptas de la etapa del sueño y los microestados dentro de las etapas del sueño durante toda la noche. Ivanov y sus colegas plantearon la hipótesis de que, si bien el sueño es de hecho homeostático en escalas de tiempo de horas y días, la dinámica y la falta de equilibrio subyacen a la microarquitectura del sueño en escalas de tiempo más cortas.

Para probar esta hipótesis, los investigadores recolectaron registros de electroencefalograma (EEG) de la actividad cerebral durante varios días en ratas normales y en ratas con lesiones en la zona parafacial, una región del cerebro que ayuda a regular el sueño. Analizaron la dinámica explosiva de los patrones de actividad cerebral conocidos como ondas theta y ondas delta, que se observan tanto en ratas dormidas como en humanos.

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Sus hallazgos empíricos y modelos indican que las excitaciones del sueño son una manifestación de un mecanismo regulador del sueño intrínseco sin equilibrio relacionado con la autoorganización de los conjuntos neuronales. Este mecanismo actúa en escalas de tiempo de segundos y minutos y se mantiene en el camino a través de ráfagas continuas en los ritmos de las ondas cerebrales.

El estudio también sugiere que mantener un estado crítico de no equilibrio es esencial para la flexibilidad del sistema de regulación del sueño para activar espontáneamente múltiples transiciones entre diferentes etapas del sueño y entre el sueño y la vigilia breve durante todo el período de sueño. Tal estado crítico también es necesario para la compleja microarquitectura del sueño que cada vez se reconoce más como característica del sueño saludable. El comportamiento crítico observado en el sueño establece paralelismos con otros sistemas de no equilibrio en la criticidad, como los terremotos.

"Paradójicamente, encontramos que el estado de" descanso "del sueño saludable se mantiene a través de explosiones en la actividad del ritmo cortical que obedecen a una organización temporal, estadísticas y leyes matemáticas similares a los terremotos", dice Ivanov. "Nuestros hallazgos sirven como bloques de construcción para comprender mejor el sueño y podrían ayudar a mejorar la detección y el tratamiento de los trastornos del sueño".