Así funcionan las neuronas que encienden y apagan el sueño

Hace dos décadas que sabemos que hay unas neuronas que funcionan como interruptores para apagar y enecender el cerebro. Más precisamente, unas células capaces de desatar el sueño. Es por ello que algunas personas mayores duermen peor. Sencillamente, han ido muriendo esas neuronas. Desde esta semana, sabemos algo más: están en el núcleo preóptico ventrolateral (VLPO) del hipotálamo, nos hacen sentir que baja la temperatura mientras dormimos y se pueden encender o apagar estimulándolas con un láser. Al menos, en ratones.

"Nuestro documento es la primera prueba de lo que sucede cuando se activan las neuronas VLPO", dijo Clifford Saper, profesor de Neurología y Neurociencia en la Escuela de Medicina de Harvard. "Los hallazgos respaldan nuestra observación original de que las células VLPO son esenciales para el sueño normal".

El reloj biológico clásico E.I.

Trabajando con ratones modificados genéticamente, el equipo de Saper activó artificialmente las neuronas VLPO utilizando varias herramientas diferentes. Primero, un rayo de luz láser para hacerlas despertar, un proceso llamado optogénesis. En otra prueba, el equipo usó un producto químico para activar selectivamente las neuronas VLPO. En ambos casos, la activación de estas células impulsó profundamente el sueño.

Los resultados confirmaron los hallazgos anteriores de Saper y sus colegas de que estas neuronas están activas durante el sueño y que su daño causa insomnio, como se vio en el trabajo posterior de Saper con animales de laboratorio y, en 2014, en personas mayores que han perdido células del VLPO como parte del proceso de envejecimiento natural.

Sobre la base de ese trabajo anterior, fue una sorpresa cuando otro equipo de investigadores descubrió exactamente lo contrario. En una publicación de 2017, los experimentos que estimulan las neuronas VLPO despertaron a los animales de laboratorio.

"Encontramos que cuando las células VLPO se estimulan de una a cuatro veces por segundo, se disparan cada vez que se estimulan, lo que produce sueño", dijo Saper. "Pero si los estimulas más rápido que eso, comienzan a fallar y finalmente dejan de disparar por completo. Nos enteramos de que nuestros colegas en el otro laboratorio estaban estimulando las células 10 veces por segundo, lo que en realidad las estaba apagando".

Pensamos que esta es la razón por la cual las personas necesitan acurrucarse bajo una manta

Además, el equipo de Saper también encontró que la activación de las células VLPO causó una caída en la temperatura corporal. Los científicos ya sabían que las temperaturas cálidas activan las células VLPO, y que la temperatura corporal desciende ligeramente durante el sueño, cuando las neuronas VLPO están disparando.

"Pensamos que esta es la razón por la cual las personas necesitan acurrucarse bajo una manta caliente para dormir", agregó Saper.

Sin embargo, con la activación continua, la temperatura corporal en los ratones bajó hasta cinco o seis grados centígrados. El equipo de Saper propuso que la activación excesiva de estas mismas neuronas podría ser responsable del sueño prolongado y la disminución de la temperatura corporal en los animales que hibernan. En el seguimiento, el equipo de Saper ya está estudiando la relación entre el sueño y la temperatura corporal en los estudios en curso.