Este documento describe los ritmos de vigilia y sueño en los humanos y los mecanismos cerebrales subyacentes. Explica que los humanos tienen un ritmo circadiano endógeno de aproximadamente 24 horas que regula la vigilia y el sueño a través del núcleo supraquiasmático del hipotálamo. También describe las cinco etapas del sueño y cómo la melatonina y otros factores afectan estos ritmos biológicos.

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA PERTICULAR DE LOJAAREA SOCIO-HUMANÍSTICAESCUELA DE PSICOLOGÍABASES BIOLÓGICAS VIGILIA Y SUEÑO Ruth Cueva Quiroz Bioquímica y Farmacia

2. Ritmos de vigilia y de sueño. Etapas del sueño y mecanismos cerebrales. ¿Por qué dormir? ¿Por qué REM? ¿Por qué sueños?. Contenido:

3. La investigación de Curt Richter (1922) y otros investigadores demostraron que el organismo genera sus propios ciclos de actividad e inactividad. Los animales generan un ciclo de aproximadamente 24 horas de vigilia y de sueño. La idea de vigilia y sueño autogenerado fue un paso importante para considerar a los animales como productores activos de comportamiento. RITMOS DE VIGILIA Y DE SUEÑO.

4. Para sentirse relajado y descansado al despertarse la mayoría de los adultos necesitan 7-8 horas de sueño. Duración del Sueño La duración del sueño en adultos normalmente se distribuye con una media de 7,5 horas. Duración del sueño en función de la edad.

5. En muchos casos un animal tiene que prepararse para los cambios de luz solar y de temperatura antes de que se produzcan. La preparación de los animales para un cambio de estación surge en parte de mecanismos internos. Existe un mecanismo en el organismo que genera un ritmo, un calendario interno, que prepara al cuerpo para los cambios, ritmo llamado, ritmo circadiano endógeno («generado desde dentro»). Los animales, desde los insectos a los humanos, producen ritmos circadiano endógenos, que duran aproximadamente un día. Ciclos Endógenos.

6. Los mamíferos, incluyendo los humanos, tienen ritmos circadiano en la vigilia y el sueño, frecuencia de comida y bebida, temperatura del cuerpo, secreción de ciertas hormonas, volumen de orina, sensibilidad de ciertos fármacos y muchas otras variables. Duración del ritmo circadiano humano. La duración del ritmo depende de la cantidad de luz (Campbell, 2000). Bajo las luces brillantes constantes, las personas tienen problemas para dormir, sus ritmos se acortan a menos de 24 horas. En obscuridad constante, tienen problemas para despertarse, sus ritmos se vuelven más lentos.

7. En investigaciones se mantuvo a 24 adultos durante un mes en habitaciones con un día artificial d 28 horas. De hecho, ninguno de ellos pudo sincronizarse con ese calendario; todos ellos produjeron sus ritmos autogenerados de alerta y temperatura corporal. Estos ritmos eran casi iguales entre una persona y otra, con una media de 24,2 horas (Czeisler et al., 1999). Ritmo circadiano de la temperatura corporal central y de los niveles de la hormona de crecimiento y cortisol en la sangre. En las primeras horas de la noche la temperatura central empieza a disminuir mientras que la hormona del crecimiento empieza a aumentar.El nivel de cortisol, que refleja el estrés, comienza a incrementarse en la mañana y se mantiene durante varias horas.

8. Mecanismos del reloj biológicos. Richter (1967) introdujo el concepto de que el cerebro genera sus propios ritmos, es decir un reloj biológico, e informó que este reloj es insensible a casi todas las interferencias. El ritmo circadiano se mantiene sorprendentemente estable a pesar de la falta de comida o agua, y varios factores mas. El reloj biológico es un mecanismo resistente y vigoroso

9. El núcleo supraquiasmático (NSQ). La forma de interrumpir el reloj biológico es lesionar un área del hipotálamo llamada núcleo supraquiasmático. (encima del quiasma óptico). El NSQ controla los ritmos circadianos del sueño y la temperatura. Incluso una solo célula aislada del NSQ puede mantener el ritmo circadiano moderadamente constante, aún que se vuelve menos estable que un grupo de células juntas (Herzog, Takahashi & Block, 1998).

10. NSQ Neurohipófisis Adenohipófisis Núcleo hipotalámico e hipófisis Glándula pineal

11. La bioquímica del ritmo circadiano. Dos genes, producen las proteínas per y tim que únicamente están presentes en pequeñas cantidades por la mañana. Su cantidad aumenta a lo largo del día. Al atardecer, alcanzan un nivel máximo, que hace que se de el sueño; este nivel máximo produce también retroalimentación para que los genes disminuyan su cantidad. Durante la noche, los genes no producen más cantidad de estas proteínas Los niveles de per y tim altos, interactúan con otra proteína clock, para inducir somnolencia. Cuando están bajos los niveles producen vigilia.

12. Melatonina. El NSQ regula la vigilia y el sueño controlando los niveles de actividad en otras áreas cerebrales, incluyendo la glándula pineal, glándula endocrina situado justo detrás del tálamo. Esta glándula libera melatonina, una hormona que incrementa la somnolencia. Es secretada normalmente por la noche, de dos a tres horas antes de irse a acostar. La melatonina tiene una propiedad de antioxidante, por lo que tiene algunos beneficios sobre la salud.

13. Si bien durante mucho tiempo se consideró que la melatonina era de origen exclusivamente cerebral, se ha demostrado la biosíntesis del metoxindol en otros tejidos como la retina, la glándula harderiana, el hígado, el intestino, los riñones, las adrenales, el timo, la glándula tiroides, las células inmunes, el páncreas, los ovarios, el cuerpo carotideo, la placenta y el endometrio. La Melatonina regulariza y controla nuestro reloj biológico: mejora el sueño, estimula el sistema inmune y protege el sistema nervioso central. En experimentación, la Melatonina mostró una actividad del antimutagene en siete tipos diversos de células cancerosas humanas, incluyendo los del seno y de la próstata.La Melatonina también influye positivamente el sistema reproductivo, cardiovascular y neurológico. Es un antioxidante que protege cada parte de la célula y cada célula del organismo, incluyendo las neuronas. Más de 100 enfermedades degenerativas (incluyendo las cataratas, la degeneración macular de la retina, la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la osteoartritis, etc...) se asocian a la reducción de las defensas antioxidantes del organismo.La oxidación es también un factor principal del proceso de la vejez. De hecho, la Melatonina puede ser, el producto más eficaz de salud preventiva, y lo menos costoso que existe. Existen al menos tres razones que avalan la posible eficacia de la melatonina como adyuvante en la terapia contra el SIDA. La melatonina modula el sistema inmune. Es un potente antioxidante, a pesar de que su primer sitio de acción son los receptores de melatonina Puede ralentizar la replicación del virus VIH.

14. Aunque los ritmos circadianos persisten en ausencia de luz, la luz es crítica para reactivarlos periódicamente. Los estímulos que reajustan el ritmo circadiano se denominan zeitgeber, que significa «dar hora». Las personas ciegas no tiene luz para definir sus ritmos, muchas de ellas pueden ajustarlos mediante el ruido, la actividad, la temperatura, etc. Activación y reajuste del reloj biológico.

15. Fotorreceptores responsables de señalar los cambios circadianos e la luz Propiedades funcionales y estructurales de las células ganglionares fotosensibles de la retina en la rata. El incremento de la intensidad de la luz produce una descarga de potenciales de acción en estas células. Ciclo de producción de melatonina en 24 horas. Esquema de los blancos sobre los que influyen estas células ganglionares fotosensibles de la retina. Las proyecciones hacia el núcleo supraquiasmático forman el tracto retinohipotalámico.

16. Jet lag.Descompensación horaria, disritmia circadiana o síndrome de los husos horarios Una alteración el los ritmos circadianos debida a cambios de zona horarias se conocen como jet lag. Los viajeros se quejan de somnolencia durante el día, insomnio por la noche, depresión y problemas en concentración. Viajando al oeste retrasamos la fase. Yendo hacia el este avanzamos la fase. El estrés eleva los niveles en sangre de la hormona adrenal cortisol y muchos estudios muestran que elevaciones prologadas del cortisol pueden producir una pérdida de neuronas en el hipocampo, zona importante para la memoria.

17. Entre los posibles síntomas provocados por el jet lag se encuentran: Fatiga, cansancio general que es el más frecuente. Problemas digestivos - vómitos y diarreas. Confusión en la toma de decisiones o al hablar. Falta de memoria. Irritabilidad. Apatía. Un estudio de 2007 con hámster mostró que el sildenafil (también conocido como Viagra) ayudó en un 50% a acelerar la recuperación de cambios de adelanto en sus ciclos diarios. Este resultado se encontró sólo para cambios de adelanto (lo que serían viajes hacia el este experimentados por humanos) y fue efectivo comenzando en dosis bajas. Sin embargo, este uso no se ha probado en humanos y los fabricantes lo consideran un uso no medicado. Estrategias para evitar el Jetlag Dormir bien antes de empezar su viaje. Evita las bebidas alcohólicas y la cafeína. Beber mucho agua. Intentar dormir durante el viaje. Comer muchas veces y poca cantidad. Si puede llevar fruta y/o verduras frescas, tomar estos en vez de la comida que le sirvan en el avión. Llevar ropa cómoda. Evita las prendas que aprietan demasiado Intentar pasear por el avión. Usar gafas de sol, así engañaremos a nuestro reloj interno.

18. Trabajo en turnos. La gente se ajusta mejor al trabajo nocturno si duerme en una habitación muy obscura durante el día y trabaja bajo luz muy brillante durante la noche, comparable al sol del medio día. Como reajusta la luz el NSQ. Una rama pequeña del nervio óptico, conocida como vía retinohipotalámica se extiende directamente desde la retina hasta el NSQ. Las células ganglionares que reajustan el ritmo circadiano están situados principalmente cerca de la nariz, no están distribuidas por la nariz. Responden a la luz muy lentamente, y se desconectan de la luz muy lentamente cuando la luz cesa. Por tanto, responden a la cantidad media global de luz, no a cambios instantáneos en la luz. Debido a que las células ganglionares no contribuyen a la visión, no necesitan responder a los cambios momentáneos de la luz.

19. Etapas de sueño. El electroencefalograma (EEG), registra una actividad global de los potenciales eléctricos de las células y fibras de las áreas cerebrales más cercanas a cada electrodo unido al cuero cabelludo. Es decir, la mitad de las células de un área incrementa su potencial de actividad mientras la otra mitad la disminuyen, el registro seria plano. Las ondas alfa son características del estado relajado, no de todas las vigilias. ETAPAS DEL SUEÑO Y MECANISMOS CEREBRALES.

20. Los registros de EEG son notablemente similares a los estados de vigilia Nivel más profundo del sueño, conocido como sueño de ondas lentas, la actividad EEG predominante consiste en fluctuaciones de alta amplitud y frecuencia muy alta. Hasta aquí suele tardar una hora. Al inicio, durante la somnolencia, el espectro de frecuencias del EEG se desplaza hacia los valores más bajos y la amplitud de las ondas corticales aumenta ligeramente. Sueño leve, se caracteriza por una disminución mayor de la frecuencia de las ondas del EEG y un aumento de su amplitud. Husos del sueño descargas periódicas de actividad interacción entre neuronas talámicas y corticales Sueño moderado o profundo, la cantidad de usos disminuye, mientras la amplitud EEG aumenta aún más y la frecuencia sigue cayendo No-REM

22. Sueño paradójico en algunos aspectos es el sueño más profundo y en otros el más ligero. Existen durante el sueño períodos con movimientos rápidos del ojo, llamados sueño con movimientos rápidos del ojo REM. En el sueño encontramos una considerable cantidad de actividad cerebral, sin embargo, los músculos posturales del cuerpo, están más relajos que en cualquier otra etapa; y en este aspecto, el sueño REM es profundo. Las etapas distintivas del REM se conocen como sueño no-REM (NREM). Los sueños REM tienen más probabilidades de incluir imágenes visuales sorprendentes y patrones complicados que los NREM, pero no siempre. La etapa REM tiende a intensificar los sueños, pero difícilmente es sinónimo de soñar. Sueño paradójico o REM.

23. Mecanismos cerebrales de la vigilia y la alerta. Alerta (arousual). Cortar transversalmente el mesencéfalo es más perjudicial para la vigilia que cortar todos los tractos sensoriales. Disminuye la alerta al dañar la formación reticular, una estructura que se extiende desde el bulbo al prosencéfalo. Las neuronas en la formación reticular con axones ascendentes están bien adaptadas para regular la alerta. Una parte de la formación reticular que contribuye a la alerta cortical es el pontomesencéfalo, la estimulación del pontomesencéfalo despierta a un individuo dormido o incrementa la alerta en alguien que ya está despierto.

24. Despertar, dirigir atención a un estímulo, almacenar un recuerdo e incrementar un esfuerzo para conseguir un esfuerzo son tipos distintos de atención que confían en sistemas cerebrales algo distintos. El locus coeruleus (lugar azul oscuro), una estructura pequeña en el ponto, que está inactiva casi siempre, pero emite ráfagas de impulsos, liberando norepinefrina como respuesta a acontecimientos significativos. El prosencéfalo basal (área dorsal del hipotálamo), proporciona axones a amplias áreas del tálamo y la corteza cerebral. La mayoría de esos axones liberan acetilcolina como trasmisor, produciendo excitación sináptica y comportamiento de alerta.

25. El sueño requiere una disminución de la alerta y un paso importante es disminuir la temperatura del cerebro y del resto del conjunto corporal. Otro paso importante en inhibir los sistemas de alerta. Un inhibidor es la adenosina. El cerebro está activo y despierto, la adenosina se acumula. Cuando las personas no duermen durante varios días, la adenosina acumulada produce somnolencia que puede persistir varios días. Dormirse.

26. La cafeína, una droga que se encuentra en el café, te y muchas bebidas suaves, incrementa la alerta bloqueando los receptores de adenosina. Las prostaglandinas, que también ayudan a dormir, son sustancias químicas presentes en gran parte del cuerpo; el sistema inmune aumenta su concentración en respuestas a las infecciones. Un aumento de la liberación del GABA hipotalámico produce sueño y los fármacos que causan una liberación todavía mayor producen anestesia.

28. Fármacos y sueño. Comparadas con el placebo, las benzodiazepinas aceleran el inicio y la profundidad del sueño, mientras que la cafeína, que es un antagonista de los receptores de la adenosina (induce sueño).

29. El sueño REM se asocia con un patrón distintivo de potenciales eléctricos de amplitud alta conocidos como ondas PGO, por protuberancia-geniculado-occipital. Funcionamiento del cerebro en el sueño REM

30. Insomnio La mejor medida del insomnio es que la persona sienta que ha descansado bien al día siguiente. Alguien que se sienta cansado durante el día no está durmiendo lo suficiente por la noche. Las personas con insomnio temprano tienen problemas para dormirse. Las que tienen insomnio de mantenimiento se despiertan frecuentemente por la noche. Las que tienen insomnio de terminación se despiertan demasiado pronto y no pueden volverse a dormir Apnea del sueño Es un tipo especial de insomnio, que es la imposibilidad de respirar mientras duerme. Alteraciones del sueño

32. Narcolepsia Es una enfermedad caracterizada por periodos frecuentes o inesperados de sueño durante el día. Cuatro síntomas se asocian: Ataques graduales o repentinos de somnolencia externa durante el día. Cataplexia ocasiona, un ataque de debilidad muscular mientras la persona permanece despierta. Parálisis del sueño, una incapacidad completa para el movimiento cuando se duermen o cuando despiertan. Alucinaciones hipnagógicas, experiencias como las de los sueños, que la persona tiene problemas para distinguir de la realidad y que ocurren a menudo cuando aparece el sueño.

33. Trastorno de movimientos límbicos periódicos. Es un movimiento involuntario repetido de las piernas y los brazos. Experimentan temblor involuntario ocasionalmente. Trastorno de comportamiento REM. Las personas con este trastorno se mueven vigorosamente durante sus periodos REM, aparentemente representando sus sueños. Terrores nocturnos, somniloquia y sonambulismo. Los terrores nocturnos son experiencias de ansiedad intensa que hacen que las personas se despierten gritando de terror. Los terrores son diferentes a las pesadillas. La somniloquia es frecuente e inofensiva, la mayoría habla ocasionalmente en sueños. Es más frecuente durante las etapas tres o cuatro del sueño.

34. Las funciones del sueño. El sueño tiene dos funciones principales: reparar el cuerpo y conservar energía durante un periodo de relativa ineficiencia. Según la teoría del sueño como mecanismo de reparación y restauración, la función principal del sueño es permitir al organismo, especialmente al cerebro, reparase a sí mismo después de los esfuerzos del día. De acuerdo con la teoría evolutiva del sueño, hemos desarrollado la necesidad de dormir para forzarnos a conservar energía cuando seriamos relativamente ineficientes. ¿POR QUÉ DORMIR? ¿POR QUÉ REM? ¿POR QUÉ SOÑAR?

35. Las funciones del sueño REM. Las personas privadas del sueño REM se vuelven irritables y tienen problemas de concentración. Las personas que pasan un periodo de privación de sueño REM lo compensan pasando después más tiempo de lo habitual en el sueño REM. Según la hipótesis de activación-síntesis, los sueños son, en parte, intentos del cerebro de dar sentido a la información que le llega, basándose principalmente en los estímulos aleatorios que les llega de la protuberancia. Según la hipótesis clínico-anatómica, los sueños se originan en parte con estímulos externos, pero principalmente a partir de las propias motivaciones del cerebro, los recuerdos y la alerta. La estimulación produce a menudo resultados peculiares porque no tiene que competir con la entrada normal de la vista y no recibe ninguna censura desde la corteza prefrontal.