Científicos han descubierto que la respiración y la actividad cerebral dentro de los circuitos clave del movimiento se desincronizan durante la fase más profunda del sueño.
Esta separación revela una regla oculta del descanso profundo y replantea cómo el cerebro dormido procesa las señales que recibe del cuerpo.
El sueño profundo interrumpe las señales de la respiración
Los ritmos eléctricos registrados de los circuitos del movimiento en las profundidades del cerebro revelan que la respiración ya no marca su tiempo durante el sueño más profundo.
Analizando estas señales, la Dra. Bon-Mi Gu, de Hackensack Meridian Health (HMH), demostró que la conexión entre la respiración y el cerebro se debilita significativamente dentro de las redes motoras a medida que el sueño se profundiza.
Los mismos circuitos rastrean de cerca la respiración durante la vigilia y el sueño ligero, pero esa coordinación se desvanece una vez que el cerebro entra en sus ritmos de sueño más lentos.
Comprender por qué el cerebro libera esta señal de sincronización podría ayudar a explicar cómo el sueño profundo remodela la comunicación entre los circuitos internos y el cuerpo.
El ritmo de la respiración guía las señales cerebrales
La respiración puede establecer un tempo para las señales neuronales, y una revisión de 2017 rastreó esa conexión desde la nariz hasta las redes cerebrales profundas.
Los investigadores denominan a este fenómeno acoplamiento respiración-neural, una sincronización vinculada a la respiración entre la respiración y las señales cerebrales, y a menudo se fortalece durante los estados de alerta.
En los datos de la Dra. Gu, el acoplamiento no se comportó de la misma manera en cada área, lo que sugiere que el cerebro aplica reglas locales.
Comprender dónde se mantiene esta sincronización y dónde desaparece podría hacer que la monitorización del sueño y la anestesia sea más precisa.
Circuitos de movimiento cerebral
Las señales provinieron de la sustancia nigra, una región profunda del cerebro vinculada al control del movimiento, y de la corteza motora.
Los neurocientíficos ubican la sustancia nigra dentro de los ganglios basales, centros cerebrales profundos que ayudan a iniciar y detener los movimientos.
La combinación de estas señales profundas con la corteza motora permitió al equipo probar si la sincronización de la respiración se extendía a ambas capas de control del movimiento.
Los ritmos respiratorios alcanzan muchas áreas del cerebro, por lo que los cambios dentro de estos centros motores podrían repercutir en problemas de movimiento y sueño.
Comparación entre las etapas del sueño
Para cada ratón, el equipo observó las señales cerebrales y la actividad del diafragma durante la vigilia tranquila, las diferentes etapas del sueño y la anestesia.
Durante el sueño no REM, la etapa más tranquila que incluye el sueño profundo, el cerebro muestra ondas lentas y menos movimiento.
Posteriormente, el sueño REM, la etapa marcada por movimientos rápidos de los ojos, produce contracciones musculares y el tipo de actividad cerebral vinculada a los sueños.
El seguimiento del mismo ratón en diferentes condiciones permitió al equipo separar los cambios relacionados con el propio sueño de los cambios relacionados con los fármacos anestésicos.
El sueño que debilita la sincronización
El sueño no REM produjo la sincronización más débil entre la respiración y el cerebro, y la disminución se observó en ambas regiones registradas.
En comparación con la vigilia tranquila y el sueño REM, la respiración se alineó con menos frecuencia con la actividad eléctrica en la sustancia nigra y la corteza motora.
Al pasar del sueño REM al sueño no REM, el acoplamiento se desvaneció en lugar de simplemente cambiar de velocidad con cada etapa más profunda.
Considerado en todas las etapas, el patrón sugiere que el estado de descanso más profundo cambia la forma en que el cerebro maneja los ritmos corporales.
La anestesia cambia la historia
Bajo anestesia, la respiración y la actividad cerebral no se comportaron como durante el sueño, incluso cuando los animales parecían estar quietos.
Con fármacos anestésicos que deprimen la actividad cerebral y los reflejos, la sustancia nigra mostró un acoplamiento mucho más fuerte.
Las señales de la corteza motora no se fortalecieron de la misma manera, lo que apunta a una sensibilidad regional profunda que los fármacos pueden amplificar.
Esta divergencia sugiere que la anestesia puede sobrecargar un circuito mientras deja a otro más cerca del procesamiento normal del sueño.
Comunicación entre los circuitos motores
Las ondas delta lentas se acompañaron de una mayor coordinación entre la sustancia nigra y la corteza motora.
A medida que esas dos regiones se alineaban entre sí, la respiración tenía menos oportunidades de sincronizar sus señales eléctricas.
Este patrón sugiere que el sueño profundo favorece la comunicación interna entre los circuitos motores, incluso si eso significa aflojar el contacto con el cuerpo.
Si futuros trabajos confirman la causa, los científicos podrían apuntar a esa conexión interna para ajustar la profundidad del sueño sin cambiar la respiración.
Direcciones futuras de la investigación
La enfermedad de Parkinson daña partes de los ganglios basales, y muchos pacientes informan de trastornos del sueño junto con problemas respiratorios por la noche.
Debido a que la sustancia nigra se encuentra dentro de ese sistema, los cambios en la sincronización de la respiración y el cerebro podrían rastrear el estrés temprano en esos circuitos.
Los equipos clínicos ya vigilan la respiración durante el sueño por seguridad, y este trabajo sugiere que los ritmos cerebrales podrían añadir una capa que falta.
Los datos de los ratones no pueden predecir los síntomas humanos por sí solos, pero ofrecen un circuito claro para probar en futuros estudios con pacientes.
Al demostrar que el sueño profundo puede cortar el vínculo de sincronización entre la respiración y los circuitos motores clave, el estudio replantea un apretón de manos básico entre el cuerpo y el cerebro.
Los trabajos de seguimiento en humanos y otras regiones del cerebro deberán confirmar cuándo el acoplamiento ayuda, cuándo perjudica y cómo los fármacos lo alteran.
El estudio se publicó en The Journal of Neuroscience.
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