El sueño es uno de los misterios perdurables de la biología.
Presente en casi todos los grupos de animales, desde medusas e insectos hasta aves y mamíferos, el sueño se caracteriza por un movimiento reducido, relajación muscular y una mayor necesidad de recuperar el sueño perdido.
Pero a pesar de su prevalencia, los científicos aún no comprenden completamente cómo se controlan los ritmos del sueño.
Nuevas investigaciones en el Instituto Max Planck de Investigación Cerebral están arrojando luz sobre estos mecanismos en una fuente inesperada: el lagarto dragón australiano (Pogona vitticeps).
Los hallazgos, publicados en la revista Nature, revelan que el sueño en los reptiles podría compartir raíces antiguas con mamíferos y aves, y podrían ayudar a desentrañar la historia evolutiva del sueño.
En humanos y muchos animales, el sueño se divide en dos estados primarios: sueño de ondas lentas (SWS) y sueño de movimientos oculares rápidos (REMS).
El sueño de ondas lentas, caracterizado por una actividad cerebral lenta, típicamente inicia los ciclos de sueño, seguido por el sueño REM, que muestra niveles de actividad cerebral similares a la vigilia e incluye movimientos oculares rápidos y espasmos musculares.
Esta alternancia de estados de sueño se llama ritmo ultradiano, que varía entre especies.
En humanos, por ejemplo, un ciclo completo de SWS-REMS dura alrededor de 1 a 1.5 horas, mientras que en el dragón australiano, cada ciclo dura solo un minuto.
Hace ocho años, investigadores de Max Planck, dirigidos por el director Gilles Laurent, descubrieron sueño similar al REM en el lagarto dragón australiano.
Esta descubrimiento sugirió que el REMS podría ser un rasgo antiguo compartido entre los amniotas, un grupo que incluye reptiles, aves y mamíferos, que data de hace aproximadamente 320 millones de años.
El equipo de investigación, que incluye a los científicos postdoctorales Lorenz Fenk y Luis Riquelme, exploró por qué este ritmo ultradiano se ciclea tan rápidamente en los reptiles y qué impulsa estos estados alternantes.
Para investigar más, el equipo buscó signos de un generador de patrones central (CPG), un circuito neural que produce salidas motoras rítmicas como caminar o respirar.
Los CPG son bien conocidos en el control motor, pero su potencial papel en la regulación del sueño era novedoso.
“Esta idea de un CPG de sueño fue completamente contraintuitiva porque los CPG controlan la salida motora, mientras que el sueño se caracteriza por la casi ausencia de actividad motora”, comentó Laurent.
Para poner a prueba su hipótesis, los investigadores introdujeron señales externas, como breves destellos de luz, para ver si podían restablecer los ciclos de sueño de los lagartos, un fenómeno conocido como reinicio dependiente de fase. Scifi books reviews
Esto es similar a “tropezar con una piedra mientras caminas,” explicó Riquelme, donde el ritmo se ve afectado por el momento de la interrupción.
El equipo encontró que breves pulsos de luz en los ojos cerrados de los lagartos reiniciaron su ciclo REM-SWS, lo que apunta a la influencia de un mecanismo similar a un CPG en la regulación de estos estados de sueño.
Otro descubrimiento reveló que los ritmos de sueño de los lagartos podrían manipularse incluso mientras estaban despiertos.
Esto indica que los circuitos que impulsan el sueño – y la transición entre SWS y REMS – podrían funcionar de manera independiente.
“Esto es importante porque sugiere que el sueño y la alternancia entre SWS y REMS son al menos parcialmente independientes,” destacó Fenk.
Además, el estudio encontró que aunque la alternancia de SWS y REMS ocurre en ambos lados del cerebro, solo un lado puede ser interrumpido, lo que provoca que quede fuera de sincronía con el otro.
Después de una perturbación unilateral, los dos hemisferios se re-sincronizan rápidamente, lo que sugiere dos CPG interconectados, uno para cada lado del cerebro.
Los hallazgos abren preguntas intrigantes sobre la evolución y flexibilidad de la regulación del sueño entre especies.
Según los científicos, estos hallazgos son emocionantes ya que vinculan circuitos neuronales que normalmente se asocian con la actividad motora a la regulación de estados de sueño cuando el cuerpo está en reposo.
Tales circuitos, probablemente ubicados en el tronco encefálico, pueden ser lo suficientemente adaptables como para explicar los diversos patrones de sueño observados en los animales, pero se necesita más investigación para determinar su composición y función exactas.
La presencia de un mecanismo similar a un CPG en el sueño de los lagartos sugiere que estos circuitos pueden existir en otros vertebrados, como aves y mamíferos.
Esto podría significar que el sueño tiene raíces evolutivas más profundas de lo que se entendía anteriormente, potencialmente retrocediendo hasta los primeros amniotas.
La investigación del equipo podría incluso ayudar a responder una de las preguntas más fundamentales en biología: por qué el sueño evolucionó en primer lugar.
El estudio plantea preguntas significativas para futuras investigaciones.
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2024-11-14
El contenido original se encuentra en https://www.earth.com/news/australian-dragons-reveal-new-clues-about-the-mysteries-of-sleep/
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