El sueño es el precio que pagamos por aprender

Universidad de Wisconsin en Madison / 10 de enero 2014 / 

 ¿Por qué todos los animales, desde las moscas de la fruta hasta los seres humanos, tenemos que dormir?Después de todo, el sueño los desconecta de su medio ambiente, los pone en riesgo y les impide la búsqueda de alimentos o compañeros de una gran parte de la jornada.

Dos destacados científicos del sueño de la Escuela de Medicina y Salud Pública de  la Universidad de Wisconsin dicen que su hipótesis sobre la homeostasis sináptica de sueño o (SHY, por su siglas en inglés) desafía la teoría de que el sueño refuerza las conexiones cerebrales. La hipótesis SHY, que tiene en cuenta los años de evidencia de estudios en humanos y animales, dice que el sueño es importante, ya que debilita las conexiones entre las células cerebrales para ahorrar energía, evitar el estrés celular, y mantener la capacidad de las neuronas para responder selectivamente a los estímulos.

"El sueño es el precio que el cerebro tiene que pagar por el aprendizaje y la memoria", dice el Dr. Giulio Tononi, del Centro de la Universidad de Washington en el Sueño y la Conciencia. "Durante la vigilia, el aprendizaje fortalece las conexiones sinápticas en todo el cerebro, lo que aumenta la necesidad de energía y saturando el cerebro con la nueva información. El sueño le permite al cerebro restaurar, y ayudar a integrar, el material recién aprendido con memorias consolidadas, por lo que el cerebro puede comenzar de nuevo al día siguiente. "

Tononi y su co-autor Dr. Chiara Cirelli, ambos profesores de psiquiatría, explican su hipótesis en un artículo de revisión en la edición del viernes de la revista  Neuron.Sus estudios de laboratorio de sueño y la conciencia en los animales que van desde moscas de la fruta a los seres humanos; SHY tiene en cuenta la evidencia de estudios moleculares, electrofisiológicas y de comportamiento, así como de las simulaciones por ordenador. "La homeostasis sináptica" se refiere a la capacidad del cerebro para mantener un equilibrio en la fuerza de las conexiones dentro de sus células nerviosas.

¿Por qué necesita el cerebro reiniciarse? Supongamos que alguien pasó las horas de vigilia para aprender una nueva habilidad, como andar en bicicleta. Los circuitos implicados en el aprendizaje se reforzarían enormemente, pero al día siguiente el cerebro tendrán que prestar atención al aprendizaje de una nueva tarea. Por lo tanto, tendrían que ser amortiguado por esos circuitos de modo que no interfieran con el aprendizaje del nuevo día.

"El sueño ayuda al cerebro a renormalizar su fuerza sináptica basado en un muestreo amplio de su conocimiento general del medio ambiente", dice Tononi, "en lugar de ser empujado por las aportaciones particulares de un día de vigilia en particular."

La razón pr la que no nos olvidamos cómo montar en bicicleta después de una noche de sueño se debe a que esos circuitos activos son amortiguados por los que no participaron activamente en el aprendizaje.De hecho, hay evidencia de que el sueño mejora las características importantes de la memoria, incluyendo la adquisición, la consolidación, la extracción de esencia, la integración y el "olvido inteligente", que permite al cerebro a deshacerse de la acumulación inevitable de detalles sin importancia. Sin embargo, una creencia común es que el sueño ayuda a la memoria mediante el refuerzo de los circuitos neuronales durante el aprendizaje mientras se está despierto. Pero Tononi y Cirelli creen que la consolidación y la integración de memorias, así como la restauración de la capacidad de aprender, todos proceden de la capacidad de sueño para disminuir la fuerza sináptica y mejorar la relación señal-ruido.

Si bien el examen encuentra evidencia comprobable para la hipótesis SHY, también apunta a abrir cuestiones. Una pregunta es si el cerebro podría lograr homeostasis sináptica durante la vigilia, al tener sólo algunos circuitos dedicados, y el resto fuera de línea y así restablecerse a sí mismos. Otras áreas para la investigación futura incluyen la función específica de sueño REM (cuando se produce la mayoría de sueños) y el papel posiblemente crucial de sueño durante el desarrollo, una época de intenso aprendizaje y remodelación masiva de cerebro.

Referencia:

Neuron. 2014 Jan 8;81(1):12-34. doi: 10.1016/j.neuron.2013.12.025.

Sleep and the price of plasticity: from synaptic and cellular homeostasis to memory consolidation and integration.

Tononi G, Cirelli C.