En la película clásicaGroundhog Day(Hechizo del tiempo), el personaje de Bill Murray se despierta siempre el 2 de febrero. Una vez que se va a dormir, el mundo se reinicia, es decir, se deconstruye y se vuelve a construir. El personaje se despierta renovado, y sin embargo, con sus (importante) recuerdos intactos.
En un par de estudios publicados el 2 de febrero en la revista Science se indica que el cerebro se comporta de manera similar mientras duerme, y olvida lo que resulta irrelevante eliminándolo literalmente y conservando aquello que es indispensable. En los estudios se muestra que las conexiones dentro del cerebro se encogen de manera significativa durante el sueño, proporcionando un “reinicio” crucial que, según los investigadores, borra la información olvidable, integra la información trascendente y crea espacio para los recuerdos de un nuevo día (en el cual, con suerte, habrá pocos Ned Ryersons, el personaje más fastidioso de la película mencionada).
En uno de los artículos, dirigido por los neurocientíficos Chiara Cirelli y Giulio Tononi de la Universidad de Wisconsin-Madison, se descubrió que las sinapsis de los ratones, es decir, las conexiones entre las neuronas, se encogen 18 por ciento en promedio durante el sueño. Luego, esas sinapsis vuelven a crecer conforme avanza el día, sólo para encogerse de nuevo durante la noche, afirma Cirelli.
Estos investigadores utilizaron una tecnología de vanguardia llamada microscopía electrónica de escaneo de bloques en serie, la cual produce imágenes en alta resolución extrema de las neuronas dos áreas de la corteza cerebral de los ratones, una parte del cerebro que interviene en el aprendizaje y la memoria. El dispositivo utiliza un pequeño cuchillo para introducirse al cerebro, escanea una capa de neuronas y repite el proceso, produciendo miles de imágenes. Posteriormente, el equipo analizó este grupo de datos para registrar la conducta de las sinapsis durante el día y durante la noche.
Durante más de una década, el equipo ha sostenido la hipótesis de que el cerebro se comporta de esta manera, una teoría denominada “hipótesis de la homeostasis sináptica”. Los investigadores sugirieron que el fortalecimiento de las sinapsis que ocurre cuando estamos despiertos no puede ocurrir indefinidamente, ya que sólo existe un espacio limitado en mi cerebro, y se requiere algún tipo de reinicio. En este estudio se proporcionan algunas de las primeras evidencias concretas de que ocurren cambios estructurales durante el sueño y la noche, señala Derk-Jan Dijk, catedrático del sueño y fisiología de la Universidad de Surrey, que no participó en la investigación.
Maiken Nedergaard, científico del Centro Médico de la Universidad de Rochester y que tampoco participó en el estudio, afirma que la investigación muestra “que los diferentes estados de la actividad cerebral en realidad modifican [su] estructura… se trata de un pensamiento casi atemorizante”.
En un segundo artículo publicado en la revista Science por Richard Huganir, Graham Diering y colegas de la Universidad Johns Hopkins, se proporciona información acerca de la bioquímica que controla este proceso. El grupo encontró que una proteína llamada homer1a se insertaba en las sinapsis cuando los ratones estaban muy cansados y se quedaban dormidos, iniciando una cadena de sucesos que llevaba al debilitamiento de las conexiones con otras neuronas. De manera similar, durante el estado de alerta, esta proteína fue expulsada de las sinapsis, y al parecer, el neurotransmisor noradrenalina evitó que formara enlaces; dicho neurotransmisor se relaciona con el estado de alerta y sus concentraciones se reducen durante el sueño, afirma Diering.
Los resultados indican que el sueño tiene una función restauradora en el nivel estructural, “como si borráramos la pizarra”, dice Diering.
Ambos estudios ayudan a explicar por qué la privación del sueño perjudica la memoria. Diering señala que cuando los ratones estaban demasiado cansados y sin estímulos, se encontraron altas concentraciones de homer1a en sus sinapsis, lo que indica que en ese momento ya había iniciado el proceso de reducción relacionado con el sueño, lo que probablemente interfiere con el aprendizaje y la consolidación de la memoria.
La adenosina también desempeña una función. Este neurotransmisor se acumula mientras permanecemos despiertos durante largo tiempo y contribuye a fomentar el sueño; de acuerdo con Diering, se cree que la cafeína funciona al bloquear la actividad de la adenosina y evitando que ésta provoque somnolencia. Cuando los investigadores administraron a los ratones un estimulante semejante a la cafeína, la homer1a no entró en las sinapsis para hacer lo suyo, añade.
Sin embargo, es necesario realizar más investigaciones para demostrar de manera concluyente lo que ocurre durante el sueño. Aunque “estos estudios representan avances extremadamente importantes en el esfuerzo científico para resolver el misterio del sueño”, podría haber otras explicaciones de lo que produce estos cambios, afirma Marcos Frank, neurocientífico de la Universidad Estatal de Washington. Frank observa que el cerebro es un reloj maestro que controla muchas funciones biológicas, y podría desempeñar una función en este proceso de reducción, independientemente del sueño. También se muestra escéptico con respecto a la idea de que otras áreas del cerebro, aparte de las dos áreas de la corteza cerebral de los ratones que se estudiaron en el artículo dirigido por Wisconsin, se comporten de manera similar.
Nedergaard afirma que la hipótesis de la homeostasis sináptica es “la mejor teoría que existe hasta ahora”, pero hace énfasis en que el sueño tiene otras importantes funciones. Por ejemplo, su trabajo ha mostrado que el sueño es muy importante para eliminar desechos tóxicos del cerebro.
Los estudios indican que la reducción que se presenta durante el sueño no es uniforme, ya que las sinapsis fuertes que probablemente ayudan a almacenar recuerdos importantes permanecen sin cambios, y en algunos casos parecen resultar fortalecidas. Cerca de 20 por ciento de las sinapsis no disminuyen su tamaño.
“Pensamos que estas son [las que se asocian con] nuestro conocimiento estable, como los recuerdos de nuestra madre y su nombre” dice Cirelli. “Eso es algo que nunca olvidamos, sin importar lo que pase”. Sin embargo, es posible que las conexiones menos importantes sean sometidas a una limpieza.
Y eso es algo bueno. “Mañana será otro día”, señala Huganir. Alguien deberá recordárselo a Punxsutawney Phil, la marmota que hace los pronósticos cada 2 de febrero en Pennsylvania.
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