Neurobiología del sueño y la vigilia: neurotransmisores, fases del sueño y enfermedades

Resumen

El documento describe los circuitos y neurotransmisores que regulan la vigilia y el sueño, como la acetilcolina, la noradrenalina, la serotonina, la histamina, la orexina y la adenosina. También explica las fases del sueño según su actividad eléctrica (EEG) y algunas enfermedades y lesiones relacionadas. Es un apunte útil para repasar la neurobiología del ciclo sueño-vigilia.

Puntos clave

La vigilia activa se asocia a acetilcolina, noradrenalina, serotonina, histamina y orexina, que activan la corteza.
La adenosina aumenta cuanto más tiempo permanecemos despiertos y favorece el sueño; se relaciona con la cafeína.
El área preóptica ventrolateral inhibe a la orexina, y durante el sueño la orexina está menos activa.
Las ondas alfa (8-12 Hz) se registran con los ojos cerrados y sin concentración; las beta (13-30 Hz) aparecen al realizar tareas que exigen concentración.
La fase I es la transición sueño-vigilia con ritmo theta (3,5-7,5 Hz); la fase II presenta husos del sueño y complejos K.
La fase REM aparece unos 90 minutos después del inicio del sueño, con movimientos oculares rápidos, y el núcleo supraquiasmático controla los ciclos REM.

Ponte a prueba

Vigilia

Acetilcolina: Núcleo basal de Meynert (proyecta a la corteza), septum medial o banda diagonal de Broca (proyecta al hipocampo y controla su actividad) y núcleos colinérgicos troncoencefálicos (tálamo). Cuando se estimulan la protuberancia y prosencéfalo basal, se produce la activación y desincronización del EEG, llevando a estados de alarma. Había más acetilcolina en la corteza durante la vigilia activa y en las neuronas del hipocampo durante el sueño REM.

Noradrenalina: Locus coeruleus (proyecta al tálamo, corteza y cerebelo) y sistema tegmental lateral (proyecta al hipocampo, hipotálamo y amígdala).

Serotonina: Núcleos del Rafe (proyecta al tálamo, estriado, corteza, hipotálamo, cerebelo, amígdala e hipocampo, además de vías ascendentes).

Histamina: Núcleo tuberomamilar (proyecta directamente a la corteza, hipotálamo, hipocampo y tálamo, y de forma indirecta activando al tegmento lateral dorsal pontino).

Orexina/Hipocretina: Hipotálamo lateral (proyecta a los sistemas de arousal).

Sueño

Adenosina: Relacionada con la cafeína. Se genera cuanto más tiempo estemos despiertos, agotando las reservas de glucógeno en los astrocitos. Cuanto más adenosina, más sueño. El área preóptica ventrolateral, principal área del sueño de ondas alfa, inhibe a la orexina.

Cuando dormimos, la orexina está menos activa, y cuando estamos despiertos, activa al REM-off, inhibiendo el REM-on mediante GABA. Serotonina, noradrenalina y orexina activan el REM-off e impiden el sueño REM.

Fases del Sueño

Vigilia: Ondas alfa (8-12 Hz), más sincrónicas. Se registran mejor cuando no estamos concentrados en nada y con los ojos cerrados. Ondas beta (13-30 Hz), sincrónicas, se presentan al realizar tareas arduas, con concentración y ojos abiertos.

Fase I: Ritmo theta (3,5 a 7,5 Hz). Se dan movimientos musculares y mayor relajación muscular que en vigilia. Es la transición sueño-vigilia.

Fase II: Parecida a la fase I, pero con husos del sueño (pequeñas ondas que aparecen de 2 a 5 veces por minuto en todas las fases) y complejos K (ondas agudas y repentinas cada minuto para no despertarnos con estímulos auditivos, en fase II y a veces IV). Si nos despiertan en esta fase, no sabíamos que estábamos dormidos. Se dan ronquidos.

Fase REM: Movimientos oculares rápidos, 90 minutos después del inicio del sueño. Cambio drástico. El núcleo supraquiasmático controla que se den ciclos en fase REM.

Enfermedades

Encefalitis letárgica: Siempre despierto (lesión en el hipotálamo anterior) o siempre dormido (lesión en el hipotálamo posterior).

Cerebro aislado: Se separa el rombencéfalo del prosencéfalo y la estimulación sensorial no llega.

Encéfalo aislado: Debajo del bulbo raquídeo; sí recibe estímulos sensoriales.

SARA: Actividad baja induce sueño y actividad alta induce vigilia.

Preguntas frecuentes

¿Qué neurotransmisor se relaciona con la cafeína y el sueño?

La adenosina. Se genera cuanto más tiempo estamos despiertos, agotando las reservas de glucógeno en los astrocitos, y cuanta más adenosina hay, más sueño se produce.

¿Qué ondas cerebrales aparecen en la vigilia con los ojos cerrados?

Las ondas alfa (8-12 Hz), más sincrónicas, que se registran mejor cuando no estamos concentrados en nada con los ojos cerrados.

¿Qué ocurre con la fase REM?

Se caracteriza por movimientos oculares rápidos y aparece unos 90 minutos después del inicio del sueño. El núcleo supraquiasmático controla que se den ciclos en fase REM.