ACERTIJO LA RUTA DEL MARATÓN OLÍMPICO DEL NÚMERO PI EN PARÍS. Por JAVIER SOL...
Bases neurales y cerebrales del sueño
1. Bases neurales y cerebrales del sueño
Jessica Ruiz Medina
Licenciada en Psicología
Doctora en Neurociencias por la
Universidad Autónoma de Barcelona
2. Sueño
¿Por qué pasamos un tercio de nuestras vidas haciendo “algo” de lo que
tenemos sólo recuerdos fugaces?
3. “El sueño debe entenderse como una conducta”
- Aumento del umbral para estímulos
sensoriales y sensitivos
- Disminución de la actividad
- Actitud yacente o de reposo
- Actividad específica: soñar
4. Control del sueño
Fisher et al., 2013
Adenosina
Neuronas
ganglionares que
contienen
melanopsina
Actividades/cambios de
tipo social-ambiental
Borbely, 1982
5. “El sueño debe entenderse como una conducta”
Fases del sueño
1) Sueño NREM
a) Estadio 1 (E1)
b) Estadio 2 (E2)
c) Estadio 3 (E3)
d) Estadio 4 (E4) sueño de ondas lentas
2) Sueño REM
(SOL)
Polisomnografía (EEG, EOG, EMG)
7. VIGILIA
•Ondas beta (β), rápidas y de bajo
voltaje, cuando la persona está
activa o con los ojos abiertos.
•Ritmo alfa (α) cuando la persona
está con los ojos cerrados o
relajados.
•Tono muscular tónico y apreciable.
OJOS ABIERTOS
Actividad beta
OJOS CERRADOS
Actividad alfa
EEG desincronizado (alta
frecuencia y bajo
voltaje)ACTIVACIÓN
EEG sincronizado (baja
frecuencia y alto
voltaje)REPOSO
10. SUEÑO NREM
•Actividad metabólica baja
•Temperatura cerebral baja
•Presión arterial, tasa cardíaca y actividad del SNP simpático baja
•Aumento de la actividad del SNP parasimpático
•División en 4 estadios
11. a) Estadio 1: (10 minutos)
Transición de la vigilia al sueño. Mayoritariamente ondas theta 4-8 Hz combinadas con
ondas alfa. Movimientos oculares leves. En EMG, ligera reducción del tono muscular
respecto a la vigilia.
12. a) Estadio 1: (10 minutos)
Transición de la vigilia al sueño. Mayoritariamente ondas theta 4-8 Hz combinadas con
ondas alfa. Movimientos oculares leves. En EMG, ligera reducción del tono muscular
respecto a la vigilia.
Stage 1: 4 to 8 cps- theta waves.
13. b) Estadio 2 (15 minutos)
Aparición de husos de sueño y complejos K. El resto de ondas del EEG son
comparables a las del estadio 1 (ondas theta). El metabolismo continúa bajando. EMG;
tono muscular apreciable. EOG; Movimientos oculares leves.
12-14 Hz
14. b) Estadio 2 (15 minutos)
Aparición de husos de sueño y complejos K. El resto de ondas del EEG son
comparables a las del estadio 1 (ondas theta). El metabolismo continúa bajando. EMG;
tono muscular apreciable. EOG; Movimientos oculares leves.
Husos de sueño Complejo K
15. c) Estadio 3
EEG donde aparecen ondas delta de alta amplitud (20-50%). También pueden aparecer
husos de sueño. EMG; tono muscular bajo. EOG; Movimientos oculares leves.
16. d) Estadio 4
Ondas delta en más del 50% del registro. Metabolismo muy bajo. EMG; tono muscular
bajo. EOG; Movimientos oculares leves.
18. SUEÑO REM O PARADÓJICO
Alrededor de 90 min después del inicio del sueño notamos un cambio brusco en el EEG
y otras ws fisiológicas…
actividad beta
19. SUEÑO REM O PARADÓJICO Aparición del fenómeno de
los movimientos oculares
rápidos (Rapid Eye
Movement).
actividad beta
20. SUEÑO REM O PARADÓJICO
Aparición de ondas theta
similares a las del E1
actividad beta
Aparición de ondas beta
típicas de la vigilia
21. SUEÑO REM O PARADÓJICO
Profunda pérdida del tono
muscular
actividad beta
22. Aparición de las ondas PGO
(ponto-geniculo-occipitales).
SUEÑO REM O PARADÓJICO
Ondas PGO
Aumento de la temperatura
cerebral y la tasa
metabólica.
Aumento del flujo
sanguíneo, erecciones e
irrigación del clítoris
24. Actividad mental durante el sueño
Sueños :
Sueño paradójico:
Sueño de estructura narrativa
Pesadillas
Sueño de ondas lentas:
Hacen referencia a una emoción
o pensamiento. Estructura narrativa deficiente
Terrores nocturnos
25. 90 minutos 90 minutos 90 minutos 90 minutos
REMSOL REMNREM REMNREMREMNREM REMNREM
30 min
60 min
Inicio
E1 E2
30 min
SOL = E3 + E4
90 min
30 min
Durante una noche de sueño (8 horas) …
26. ¿POR QUÉ DORMIMOS?
1- El sueño como respuesta adaptativa
Conducta útil heredada de nuestros antepasados. El sueño mantendría al animal a salvo
cuando no hay nada importante que hacer. En los períodos de inactividad se gastaría
menos energía.
Significado y funciones del sueño
27. 1- El sueño como respuesta adaptativa
Conducta útil heredada de nuestros antepasados. El sueño mantendría al animal a salvo
cuando no hay nada importante que hacer. En los períodos de inactividad se gastaría
menos energía.
Argumentos en contra:
Delfín del Indo
¿POR QUÉ DORMIMOS?
Significado y funciones del sueño
28. Marsopa y Delfín nariz de botella
¿POR QUÉ DORMIMOS?
Significado y funciones del sueño
29. 2- El sueño como un proceso restaurador
El sueño parece ser necesario para mantener un funcionamiento cerebral normal. La
privación de sueño deteriora funciones cognitivas y afecta profundamente al estado de
ánimo.
¿Qué ocurre a los sujetos privados de sueño
cuando se les permite dormir de nuevo?
Si SOL: Duermen más durante las dos o tres
primeras noches pero nunca recuperan todo el
sueño perdido.
Si REM: Efecto rebote.
¿POR QUÉ DORMIMOS?
Significado y funciones del sueño
30. 2- El sueño como un proceso restaurador
Funciones del sueño de ondas lentas (SOL):
-Valor restaurador. Durante el SOL el cerebro está realmente descansando. El
metabolismo cerebral disminuye y permite el descanso del cerebro.
**Insomnio familiar fatal
- Necesario para la termorregulación
- Implicado en aprendizaje
¿POR QUÉ DORMIMOS?
Significado y funciones del sueño
Fuente: Centro Nacional de Epidemiología. ISCIIII
24/55
31. 2- El sueño como un proceso restaurador
Funciones del sueño de ondas lentas (SOL):
¿POR QUÉ DORMIMOS?
Significado y funciones del sueño
- Estudios de privación de sueño en humanos:
- Deterioro de las funciones cognitivas, y alteración del estado de ánimo.
- Aparecen distorsiones perceptivas y alucinaciones
- El sueño perdido no se recupera totalmente
- Ejercicio y sueño
Disminución de la latencia. Aumenta el sueño de ondas lentas si aumenta la
temperatura corporal.
- Actividad mental y sueño
La actividad mental favorece la aparición de sueño de onda lenta. En especial del
estadio 4.
32. 2- El sueño como un proceso restaurador
Funciones del sueño paradójico
- Función especial en aprendizaje y memoria
- Otros sugieren que este estadio está implicado en desarrollo cerebral (aumentado en
bebés, disminuido en ancianos)
Sea cual sea su función, su ausencia, a diferencia del SOL no es mortal.
¿POR QUÉ DORMIMOS?
Significado y funciones del sueño
33. ¿POR QUÉ DORMIMOS?
Significado y funciones del sueño
El sueño promueve los fenómenos de plasticidad cerebral
NREM:
- Consolidación de la memoria.
- Transmisión de información desde el hipocampo al neocórtex.
REM:
- Promueve nuevas interacciones entre trazas de memorias
almacenadas en el córtex.
-Transmisión de información desde el neocórtex hacia el
hipocampo (olvido?)
34. EFFECTS OF SLEEP DEPRIVATION ON LEARNING AND MEMORY
Alkadhi et al, 2013.
sleep loss impairs learning ability and hippocampus dependent memory
performance
35. Sleep is implicated in brain plasticity and mood regulation
Increased sleep are associated with increased cell proliferation or survival
SLEEP DEPRIVATION AND BRAIN PLASTICITY
36. • Cell proliferation and neurogenesis are maximal during early development when daily sleep
amounts are greatest (Alfoldi et al. 1990).
• In humans, several studies have reported a reduction in hippocampal volume, measured by MRI,
in various conditions associated with disrupted sleep, including depression (Czeh and Lucassen
2007), sleep apnea (Morrell et al. 2003), and primary insomnia (Riemann et al. 2007; Neylan et al.
2010).
*
*
SLEEP DEPRIVATION AND BRAIN PLASTICITY
37. Control Deprived
Mueller et al., 2013
SLEEP DEPRIVATION AND BRAIN PLASTICITY
• Disruptions of sleep exceeding 24 h, by total deprivation (TSD), selective REM sleep deprivation
(RSD), and chronic restriction or fragmentation (SF), significantly inhibit cell proliferation and in
some cases neurogenesis
38. SLEEP DEPRIVATION DISRUPTS COGNITION-RELATED
SIGNALING MOLECULES
Effects of SD on the Basal Levels of Signaling
Molecules Important for LTP Expression
Alkadhi et al., 2013
40. Working hypothesis for the involvement of oxidative stress in the
effects of sleep deprivation.
Alkadhi et al., 2013
41. VIGILIA: Sistemas de Arousal
• Sistema noradrenérgico (NA)
• Sistema serotoninérgico (5HT)
• Sistema colinérgico (Ach)
• Sistema histaminérgico (HA)
• Sistema orexinérgico (Ox)
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
42. Sistema NA del LC
Las neuronas NA del LC muestran el mayor nivel
de actividad cuando el organismo está “vigilante”,
cuando presta atención a los estímulos de su
entorno.
La activación de las neuronas del LC y su
liberación de NA aumenta el estado de vigilancia.
La tasa de descarga de las neuronas del LC cae
prácticamente a cero durante el sueño.
Locus
coeruleus
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
43. Sistema 5HT de los núcleos del
rafe
La estimulación de los núcleos del rafe
origina conducta locomotora y arousal
cortical.
Estas neuronas 5HT suprimen el
procesamiento sensorial de todos aquellos
EE que puedan interrumpir la conducta en
curso.
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
44. Las neuronas colinérgicas producen
activación y desincronía cortical cuando son
estimuladas.
Estas neuronas facilitan determinados
procesos asociativos y de plasticidad cortical
esenciales para el aprendizaje y la memoria.
Sistema Ach (área peribraquial y prosencéfalo basal)
A peribraquial:
PPTg y LDTg
Prosencéfalo basal
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
45. Sistema histaminérgico (n. tuberomamilar e hipotálamo posterior)
n. Tuberomamilar (TMN)
h. Posterior
- La activación de estas neuronas
produce arousal cortical.
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
- Hypersomnia ideopática: baja señal
de HA
- Antihistamínicos
46. Sistema orexinérgico (hipotálamo lateral)
Las neuronas orexígenas activan
regiones cerebrales implicadas en
arousal como el LC, los n del Rafe, el a
peribraquial y el núcleo tuberomamilar.
Permiten el mantenimiento estable de la
vigilia
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
47. Sistema orexinérgico (hipotálamo lateral)
La administración de orexinas durante el sueño
aumenta el tiempo de vigilia y reduce los
tiempos de sueño NREM y REM.
Las neuronas orexinérgicas están activas
durante la vigilia e inhibidas durante el sueño.
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
48. El área preóptica ventrolateral (VLPO) desempeña un papel crítico en la
iniciación y el mantenimiento del sueño NREM
Durante el SOL, los sistemas NA, 5HT, Ach, HA y Ox no responden.
El GABA y la galanina son los
principales neurotransmisores de
este área.
Las neuronas de este área están
muy activas durante la fase NREM e
inhibidas durante la vigilia.
SUEÑO NREM (SOL)
VLPO
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
49. El área VLPO envía múltiples
proyecciones inhibitorias al LC
(NA), al HL (Ox), al núcleo
tuberomamilar (HA) y a los
núcleos del Rafe (5HT).
SUEÑO NREM (SOL)
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
50. SUEÑO NREM
La adenosina podría presentar un efecto
promotor del sueño NREM al inhibir las
neuronas colinérgicas (Ach) del PB que, a su
vez, están inhibiendo el VPLO.
LC (NA),
TMN (HA)
Raphe (5HT)
HL (Ox)
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
51. Efectos de la cafeína sobre el
receptor de la adenosina
SUEÑO NREM
El efecto
inhibitorio de la
adenosina está
mediado por los
RA2a
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
(Huang et al., 2005)
52. SUEÑO REM (SP)
Protuberancia dorsolateral: Área peribraquial (neuronas colinérgicas)
Durante el SP, las neuronas
colinérgicas del área peribraquial
presentan tasas de descarga muy
elevadas.
Su actividad pone en marcha los
diferentes componentes del sueño
REM.
La lesión de este área reduce la
cantidad de SP.
A peribraquial:
PPTg y LDTg
MECANISMOS NEURALES DE CONTROL DEL SUEÑO
55. TRASTORNOS DEL SUEÑO
Trastornos de iniciación y mantenimiento del sueño
- insomnio, apnea del sueño, síndrome piernas inquietas, mioclonías
nocturnas
Trastornos por excesiva somnolencia
- Narcolepsia: ataque de sueño, cataplexia, parálisis del sueño
Trastornos del programa sueño/vigilia
- Enuresis nocturna
- Sonambulismo (andar dormido, estadios III y IV)
- Pesadillas: REM
-Terrores nocturnos (estadios III y IV; gritos de angustia, temblores, pulso
rápido y ningún recuerdo de lo que ha provocado el terror)
