A lo largo del día, el cerebro humano absorbe un torrente de conocimientos, procesa la información y aprende, antes de «apagarse» durante la noche. Una nueva investigación explica este proceso en acción. Se ha demostrado que las imágenes microscópicas de las sinapsis – la unión entre dos células nerviosas – se expanden con la estimulación diurna y se reducen con el sueño, restableciendo así al cerebro para que esté listo para el día siguiente.
Científicos de la Escuela de Medicina y Salud Pública de la Universidad de Wisconsin, realizaron un estudio de 4 años que demuestra el funcionamiento de la «hipótesis de la homeostasis sináptica» (SHY en ingles).
Los resultados del estudio se publicaron en la revista Science.
La SHY es una teoría propuesta por la Dra. Chiara Cirelli y el Dr. Giulio Tononi, ambos del Centro Wisconsin para el Sueño y la Conciencia. Cirelli y Tononi especulan que el sueño es el precio que debemos pagar por los cerebros que son flexibles y capaces de aprender cosas nuevas repetidamente.
La estimulación constante de la sinapsis durante las horas de vigilia da lugar a que crezca más fuerte y más grande, y se piensa que esta expansión juega un papel clave en la memoria y el aprendizaje. Para asegurar que la sinapsis no se vuelve saturada y la señalización neural y los recuerdos sean borrados, la SHY indica que este crecimiento debe ser contrarrestado.
El sueño se piensa que puede ser el contrapeso perfecto y el tiempo ideal para el proceso de re-normalización. Durante el sueño, las personas son menos conscientes del «aquí y ahora» y pueden bloquear el mundo externo, que puede equilibrar y restaurar la sinapsis.
A medida que las sinapsis se hacen más fuertes y más eficientes se hacen más grandes. En contraste, a medida que se debilitan, las sinapsis se contraen en tamaño.
Cirelli y Tononi intentaron probar su teoría analizando si el tamaño de las sinapsis se altera entre las horas de sueño y de vigilia.
El análisis involucró 4 años de investigación y muchos especialistas. El equipo utilizó tecnología con alta resolución espacial (llamada microscopía electrónica de exploración en serie) para fotografiar, reconstruir e investigar dos áreas de la corteza cerebral en el cerebro de un ratón. La tecnología les permitió reconstruir 6.920 sinapsis y tomar medidas de su tamaño.
El equipo no sabía si el ratón que estaban examinando era un ratón bien descansado o un ratón que había estado despierto, a fin de asegurarse que los resultados no estarían influenciados.
Los hallazgos de la investigación muestran que el tamaño de las sinapsis se correlacionó con la cantidad de sueño que el ratón había tenido antes de que la imagen fuera capturada. Algunas horas de sueño se encontraron para reducir el tamaño de las sinapsis en un 18% en ambas áreas de la corteza cerebral. También se confirmó que los cambios eran proporcionales al tamaño de las sinapsis.
Mientras que la escala tuvo lugar en alrededor del 80% de las sinapsis, la escala fue selectiva y las sinapsis más grandes no siguieron el mismo patrón. Es posible que la escala no haya ocurrido en las sinapsis más grandes, ya que podrían estar vinculadas con los rastros de memoria más estables.
«Esto demuestra, en términos ultra-estructurales inequívocos, que el equilibrio del tamaño sináptico y la fuerza es trastornado por la estela y restaurado por el sueño. Es notable que la gran mayoría de las sinapsis en la corteza sufren un cambio tan grande en el tamaño en sólo unas pocas horas de despertar y dormir», explicó la Dr. Chiara Cirelli.
«Extrapolando de los ratones a seres humanos, nuestros hallazgos significan que, cada noche, trillones de sinapsis en nuestra corteza podrían adelgazar en casi 20%», concluye Tononi.
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