EN LA COMEDIA clásica Hechizo del tiempo, el personaje de Bill Murray despierta continuamente el 2 de febrero. Cuando se acuesta a dormir, su mundo se reinicia —se deconstruye y reconstruye—, y él despierta renovado, pero con sus recuerdos intactos.
Un par de estudios publicados en febrero, en la revista Science, sugieren que el cerebro se comporta de manera parecida mientras duerme. Los investigadores demuestran que las conexiones cerebrales se reducen de manera significativa durante el reposo, proporcionando un “reinicio” crítico que, según los científicos, fortalece los recuerdos importantes, elimina información irrelevante, y crea espacio para recuerdos e información de un nuevo día (que, con suerte, contendrá una cantidad mínima de tipos odiosos como Ned Ryerson, otro personaje de Hechizo del tiempo).
Un artículo, con autoría de Chiara Cirelli y Giulio Tononi, de la Universidad de Wisconsin-Madison, halló que las sinapsis de ratones —las conexiones entre neuronas— se reducen, en promedio, 18 por ciento durante el sueño. Después, las sinapsis crecen conforme avanza el día, para luego volver a reducirse durante la noche, explica Cirelli.
Estos investigadores utilizaron una tecnología de punta llamada serial block-face scanning electron microscopy (SBEM; microscopía electrónica de barrido “block-face” en serie), la cual produce imágenes de neuronas con una resolución extremadamente alta dentro de dos áreas de la corteza cerebral de los ratones, una parte del cerebro que interviene en el aprendizaje y la memoria. El dispositivo utiliza un cuchillo diminuto para cortar el cerebro; luego escanea una capa de neuronas y repite el proceso, produciendo miles de imágenes. De esa manera, el equipo analizó esta colección de datos para registrar el comportamiento de las sinapsis de día y de noche.
Desde hace más de una década, el equipo ha supuesto que el cerebro se comportaba así, una presunción llamada “hipótesis de la homeostasis sináptica”. Esta hipótesis sugiere que el reforzamiento neuronal que ocurre cuando estamos despiertos no puede ser indefinido porque el espacio del cerebro es limitado y hace falta alguna forma de “reinicio”. Este estudio proporciona algunas evidencias concretas iniciales de que ocurren cambios estructurales durante el sueño y por la noche, dice Derk-Jan Dijk, profesor de sueño y fisiología en la Universidad de Surrey, quien no intervino en la investigación.
Maiken Nedergaard, científica del Centro Médico de la Universidad de Rochester, quien tampoco intervino en el artículo, dice que estos descubrimientos “demuestran que los distintos estados de la actividad cerebral realmente alteran [su] estructura… Es una idea casi espeluznante”.
El segundo artículo de Science, con autoría de Richard Huganir, Graham Diering y colegas de la Universidad Johns Hopkins, esclarece la bioquímica que controla este proceso. El grupo halló que una proteína llamada Homer1 se insertaba en las sinapsis cuando los ratones estaban muy cansados y se quedaban dormidos, desencadenando una secuencia de acontecimientos que conducían a la activación de conexiones con otras neuronas. Durante la vigilia, dicha proteína era expulsada de las sinapsis y, al parecer, no podía ligarse con ellas debido al neurotransmisor noradrenalina, el cual está relacionado con el estado de alerta y disminuye durante el sueño, explica Diering.
Los resultados sugieren que el sueño tiene una función reparadora en el nivel estructural, “como borrar el pizarrón”, dice Diering.
Los dos estudios permiten explicar por qué la privación del sueño daña la memoria. Diering señala que, cuando los ratones estaban demasiado cansados y poco estimulados, Homer1 aparecía en grandes concentraciones en las sinapsis, apuntando a que ya se había iniciado el proceso de reducción asociado con el sueño, y que probablemente interfiere con el aprendizaje y la consolidación de la memoria.
La adenosina también tiene una función. Este neurotransmisor se acumula conforme aumenta el tiempo que permanecemos despiertos y ayuda a facilitar el sueño. Diering señala que se cree que la cafeína actúa bloqueando la actividad de la adenosina e impidiendo que ocasione somnolencia. Cuando el equipo administró a los ratones un estimulante parecido a la cafeína, Homer1 no entró en las sinapsis para ejercer su efecto, añadió.
Son necesarias más investigaciones para demostrar, de manera concluyente, qué ocurre durante el sueño. Si bien “estos estudios representan adelantos importantes en el esfuerzo científico para resolver el misterio del sueño”, podría haber otras explicaciones para lo que causa estos cambios, dice Marcos Frank, neurocientífico de la Universidad Estatal de Washington, quien agrega que el cerebro tiene un reloj maestro que controla muchas funciones biológicas, las cuales podrían desempeñar una función en este proceso de reducción sináptica, independientemente del sueño. También duda de que otras áreas cerebrales —amén de las dos áreas de la corteza cerebral estudiadas en los ratones del artículo de Wisconsin-Madison— se comporten de manera parecida.
Nedergaard interpone que la hipótesis de la homeostasis sináptica es “la mejor teoría que hay hasta ahora”, pero enfatiza que el sueño tiene otras funciones importantes. Por ejemplo, sus investigaciones han demostrado que el reposo es crítico para eliminar desechos tóxicos del cerebro.
Los estudios sugieren que la reducción sináptica que ocurre durante el sueño no es uniforme, pues ya existen sinapsis fuertes que posiblemente ayudan a almacenar recuerdos importantes, las cuales permanecen intactas y, en algunos casos, parecen fortalecerse. De hecho, alrededor de 20 por ciento de las sinapsis persisten.
“Proponemos que esas sinapsis son las [asociadas con] tus conocimientos más estables, como los recuerdos de tu madre y su nombre”, dice Cirelli. “Esto es algo que nunca olvidarás”. En cambio, las conexiones menos importantes se pueden borrar.
Y eso es buena cosa. “Mañana será un nuevo día”, dice Huganir. Alguien debiera recordárselo a Punxsutawney Phil.
—
Publicado en cooperación con Newsweek / Published in cooperation with Newsweek