La ciencia del sueño ha progresado a pasos agigantados en las últimas décadas. Sin embargo, aún quedan muchas preguntas sin respuesta y su función está lejos de ser completamente entendida. La investigación reciente da una nueva visión de las capacidades de procesamiento de la memoria del sueño.
Caracterizado por una alteración de la conciencia, la actividad sensorial inhibida, y la relajación muscular, el sueño es una necesidad básica y prácticamente todos los animales necesitan cumplirla.
Los seres humanos pasan casi un tercio de toda su vida en esa actividad.
Gastar una enorme cantidad de tiempo con los ojos cerrados, y que no responda a los estímulos externos puede ser un pasatiempo peligroso – especialmente para los animales que están en el menú para el sitio de los depredadores.
Que el sueño se haya desarrollado y conservado, estado en tantas especies, debe ser vital para la supervivencia de un organismo.
El sueño se considera a veces el ser similar a la inconsciencia, pero es un estado completamente diferente de ser.
A pesar de las apariencias, el sueño es un equipo neurológicamente ocupado. La salida eléctrica del cerebro se eleva y cae en una sinfonía bien orquestada de la actividad.
Hay una serie de teorías en la cola para explicar lo que está sucediendo durante el sueño. Estas teorías no son mutuamente excluyentes y necesariamente, sin duda, hay otras funciones que están aún por descubrir.
Algunos científicos teorizan que el sueño ofrece al cerebro la oportunidad de limpiar los residuos del líquido que rodea las células, incluyendo las proteínas, tales como la beta amiloide. También, el sueño parece formar un equipo con el sistema inmunológico para aumentar la capacidad de curación. Por ejemplo, la cicatrización de heridas en ratas es más lenta si están privadas de sueño, por lo tanto una función del sueño es restaurar un estado optimo del organismo.
Además, el sueño tiene profundos lazos con la memoria. Un estudio publicado en 2007 encontró que, en el grupo de los participantes privados de sueño, la memoria de trabajo se redujo en un 38%.
Hay varios estudios que indican que aquellas personas que tienen sus actividades diferentes del reloj biológico, por ejemplo los trabajos por turnos, pueden sufrir alteraciones, inclusive en el estado cognitivo.
Los investigadores han encontrado que diferentes fases del sueño y los patrones de actividad neuronal crean y juegan un papel importante en la consolidación de la memoria.
La investigación reciente, publicada en PLOS Computational Biology, se llevo a cabo para crear un modelo computacional que podía imitar estos patrones para proporcionar más información sobre las funciones de la memoria del sueño.
Algunos modelos de sueño se basan exclusivamente en la actividad de las neuronas individuales, otros son más abstractos y menos detallados. Ambos métodos tienen sus ventajas y desventajas. En su lugar, el equipo alemán utilizó el modelo de masa neuronal. En el modelo de masa neural, la actividad de un pequeño grupo de neuronas se escala para estimar el comportamiento de los grupos más grandes de neuronas.
Como explican los autores: «Los modelos de masas neurales representan un compromiso entre la fase muy detallada y un enfoque de modelado abstracto.»
En trabajos anteriores, los investigadores – Michael Schellenberger Costa y Arne Weigenand de la Universidad de Lübeck, Alemania – han modelado la actividad de la corteza cerebral cuando en estado de sueño, la capa más externa del cerebro. Su último estudio les llevó a expandirse en este trabajo.
Los científicos han descubierto recientemente que la consolidación de la memoria es probable que provenga de la interacción entre la corteza y el tálamo.
El tálamo está situado entre la corteza y el cerebro medio y las señales sensoriales y relés del motor van del cuerpo a la corteza. También ayuda a regular el estado de alerta, la conciencia y el sueño.
Se cree que los ritmos del sueño que se generan en el tálamo son sincronizados mediante la interacción con la corteza. El tálamo parece desempeñar un papel particularmente importante en la producción y el control de sueño de ondas lentas (SWS).
En concreto, el equipo quería mirar a la actividad cerebral durante la segunda y tercera etapas del sueño NREM – no el sueño REM. Durante las lecturas de EEG NREM son particularmente lentas, pero con un alto voltaje. La respiración y la frecuencia cardíaca son regulares y lentas, la presión arterial cae, y la fase de los sueños se lleva a cabo.
El equipo fue capaz de incluir un acoplamiento talamocortical (charla entre la corteza y el tálamo) en su modelo más reciente y reproducir fielmente los patrones de sueño relacionados con la memoria. Con el fin de confirmar la exactitud de los patrones generados por ellos, ellos acertaron con éxito sus patrones generados por ordenador con datos de EEG a partir del estudio del sueño humano.
Se conocen técnicas de cierta estimulación eléctrica transcraneal (estimulación y auditivas) para mejorar la consolidación de la memoria durante el sueño; el modelo del equipo también logró predecir los efectos sobre el EEG de estas técnicas, lo que confirma la exactitud del modelo aún más.
Los autores escriben:
«Es fascinante ver el modelo de incorporación que sólo unos mecanismos clave son suficientes para reproducir los ritmos cerebrales complejos observadas durante el sueño.»
El modelo es relativamente simple en sí, es decir, va a jugar un papel muy útil en el futuro estudio de la consolidación de la memoria. La ciencia del sueño es un hueso difícil de roer, y el modelado computacional es una herramienta muy valiosa que se establece lentamente como un premio al abrir las puertas de la comprensión.
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