¿Sabías que el cerebro puede olvidar activamente durante el sueño?

El movimiento rápido de los ojos, o REM (por sus siglas en inglés), es un período fascinante cuando la mayoría de nuestros sueños suceden. Ahora, en un estudio de ratones, un equipo de investigadores japoneses y estadounidenses muestra que también puede ser un momento en que el cerebro olvida activamente. Sus resultados sugieren que el olvido durante el sueño puede ser controlado por neuronas que se encuentran en el interior del cerebro y que antes eran conocidas por producir una hormona estimulante del apetito. El estudio fue financiado por el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS, por sus siglas en inglés), parte de los Institutos Nacionales de Salud.

"¿Alguna vez te preguntaste por qué olvidamos muchos de nuestros sueños?" dijo Thomas Kilduff, Ph.D., director del Centro de Neurociencia en SRI International, Menlo Park, California, y autor principal del estudio publicado en Science. "Nuestros resultados sugieren que la activación de un grupo particular de neuronas durante el sueño REM controla si el cerebro recuerda nueva información después de una buena noche de sueño".

REM es una de varias etapas de sueño que el cuerpo realiza cada noche. Primero ocurre aproximadamente 90 minutos después de quedarse dormido y se caracteriza por ojos saltones, aumento del ritmo cardíaco, extremidades paralizadas, ondas cerebrales despiertas y sueños.

Durante más de un siglo, los científicos han explorado el papel del sueño en el almacenamiento de recuerdos. Mientras que muchos han demostrado que el sueño ayuda al cerebro a almacenar nuevos recuerdos, otros, incluido Francis Crick, el descubridor de la doble hélice de ADN, han planteado la posibilidad de que el sueño, en particular el sueño REM, sea un momento en que el cerebro elimine activamente u olvida el exceso de información. Además, estudios recientes en ratones han demostrado que durante el sueño, incluido el sueño REM, el cerebro poda selectivamente las conexiones sinápticas entre las neuronas involucradas en ciertos tipos de aprendizaje. Sin embargo, hasta este estudio, nadie había mostrado cómo podría suceder esto.

"Comprender el papel del sueño en el olvido puede ayudar a los investigadores a comprender mejor una amplia gama de enfermedades relacionadas con la memoria, como el trastorno de estrés postraumático y el Alzheimer", dijo Janet He, Ph.D., directora del programa, en NINDS. "Este estudio proporciona la evidencia más directa de que el sueño REM puede desempeñar un papel en cómo el cerebro decide qué recuerdos almacenar".

El laboratorio del Dr. Kilduff y el de su colaborador, Akihiro Yamanaka, Ph.D., en la Universidad de Nagoya en Japón, ha pasado años examinando el papel de una hormona llamada hipocretina / orexina en el control del sueño y la narcolepsia. La narcolepsia es un trastorno que hace que las personas se sientan demasiado somnolientas durante el día y, a veces, experimentan cambios que recuerdan el sueño REM, como la pérdida de tono muscular en las extremidades y alucinaciones. Sus laboratorios y otros han ayudado a mostrar cómo la narcolepsia puede estar relacionada con la pérdida de neuronas productoras de hipocretina / orexina en el hipotálamo, un área del tamaño de un maní que se encuentra en el interior del cerebro.

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En este estudio, el Dr. Kilduff trabajó con el laboratorio del Dr. Yamanaka y el laboratorio de Akira Terao, DVM, Ph.D., en la Universidad de Hokkaido, Sapporo, Japón, para observar las células vecinas que producen la hormona concentradora de melanina (MCH), una molécula conocida por participar en el control del sueño y el apetito. De acuerdo con estudios previos, los investigadores encontraron que la mayoría (52.8%) de las células MCH hipotalámicas dispararon cuando los ratones se sometieron a sueño REM, mientras que aproximadamente el 35% disparó solo cuando los ratones estaban despiertos y aproximadamente el 12% disparó en ambas ocasiones.

También descubrieron pistas que sugieren que estas células pueden desempeñar un papel en el aprendizaje y la memoria. Las grabaciones eléctricas y los experimentos de rastreo mostraron que muchas de las células MCH hipotalámicas enviaron mensajes inhibitorios, a través de axones largos y fibrosos, al hipocampo, el centro de memoria del cerebro.

"De estudios previos realizados en otros laboratorios, ya sabíamos que las células MCH estaban activas durante el sueño REM. Después de descubrir este nuevo circuito, pensamos que estas células podrían ayudar al cerebro a almacenar recuerdos", dijo el Dr. Kilduff.

Para probar esta idea, los investigadores utilizaron una variedad de herramientas genéticas para activar y desactivar las neuronas MCH en ratones durante las pruebas de memoria. Específicamente, examinaron el papel que desempeñaban las células MCH en la retención, el período después de aprender algo nuevo pero antes de que el nuevo conocimiento se almacene o consolide en la memoria a largo plazo. Los científicos utilizaron varias pruebas de memoria, incluida una que evaluó la capacidad de los ratones para distinguir entre objetos nuevos y familiares.

Para su sorpresa, descubrieron que "encender" las células MCH durante la retención empeoraba la memoria, mientras que apagar las células mejoraba los recuerdos. Por ejemplo, la activación de las células redujo el tiempo que los ratones pasaron olisqueando objetos nuevos en comparación con los familiares, pero apagar las células tuvo el efecto contrario.

Otros experimentos sugirieron que las neuronas MCH desempeñaban este papel exclusivamente durante el sueño REM. Los ratones obtuvieron mejores resultados en las pruebas de memoria cuando las neuronas MCH se desactivaron durante el sueño REM. Por el contrario, apagar las neuronas mientras los ratones estaban despiertos o en otros estados de sueño no tuvo ningún efecto en la memoria.

"Estos resultados sugieren que las neuronas MCH ayudan al cerebro a olvidar activamente información nueva, posiblemente sin importancia", dijo el Dr. Kilduff. "Dado que se cree que los sueños ocurren principalmente durante el sueño REM, la etapa de sueño cuando se activan las células MCH, la activación de estas células puede evitar que el contenido de un sueño se almacene en el hipocampo, por lo tanto, el sueño se olvida rápidamente".

En el futuro, los investigadores planean explorar si este nuevo circuito juega un papel en los trastornos del sueño y la memoria.