Un estudio destaca el papel clave de la corteza prefrontal en la regulación del sueño REM
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| La activación optogenética de las neuronas mPFC Pyr desencadena el sueño REM |
18 octubre 2023.- El sueño con movimientos oculares rápidos (REM) es la etapa del ciclo del sueño durante la cual normalmente se producen sueños vívidos. Esta fase crucial del sueño, caracterizada por músculos relajados, movimientos oculares rápidos, frecuencia cardíaca elevada y patrones de respiración irregulares, se ha relacionado con la consolidación de recuerdos y el procesamiento de emociones.
Investigadores de la Universidad de Pensilvania llevaron a cabo recientemente un estudio que explora el papel de la corteza prefrontal (CPF), la parte anterior de la capa externa del cerebro, en la regulación del sueño REM. El PFC contiene diferentes regiones cerebrales esenciales que regulan el pensamiento, las acciones, las emociones, la planificación compleja, los procesos de la memoria, el aprendizaje y otras funciones vitales.
"Los estudios de imágenes en humanos mostraron que la corteza prefrontal medial en humanos se activa fuertemente durante el sueño REM", dijo a Medical Xpress Franz Weber, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. "Nos preguntamos si esta activación es sólo una consecuencia de los circuitos subcorticales que controlan el sueño REM o si la actividad del mPFC desempeña un papel en la regulación del sueño REM".
Como parte de su reciente estudio, presentado en Nature Neuroscience , Weber y sus colegas se propusieron determinar si las neuronas corticales contribuyen a desencadenar el sueño REM. Para ello, realizaron dos experimentos diferentes con ratones dormidos.
En el primer experimento, los investigadores utilizaron técnicas específicas para expresar canales iónicos activados por luz (es decir, canalrodopsina) en neuronas mPFC. Esto les permitió determinar qué sucede cuando estas neuronas se activan durante breves períodos de tiempo, particularmente en términos del sueño de los ratones.
Descubrieron que casi cada vez que se alumbraba las neuronas mPFC para activarlas durante el sueño NREM, el ratón pasaba al sueño REM. Un segundo experimento importante fue monitorear la actividad de las neuronas mPFC. Se usaron imágenes que expresaban un indicador de calcio fluorescente en las neuronas mPFC. Usando esta técnica, los investigadores pudieron obtener imágenes de la actividad de las neuronas mPFC durante el sueño.
La técnica experimental utilizada por Weber y sus colegas visualiza la actividad de las neuronas en función de su concentración de calcio. Cuando las neuronas se activan, su concentración de calcio aumenta, lo que a su vez aumenta la fluorescencia del indicador de calcio que utilizaban.
En otras palabras, cuanto más activas estén las neuronas, más brillantes se verán. Las observaciones de los investigadores confirmaron el papel de las neuronas PFC en el sueño REM, ya que una gran cantidad de estas neuronas se activaron fuertemente cuando los ratones entraron en esta etapa del sueño.
Un hallazgo clave de este estudio es que la corteza juega un papel en la regulación del sueño REM.
La mayoría de los modelos prevalentes de control del sueño REM asumen que este estado cerebral está regulado principalmente por neuronas subcorticales en el hipotálamo y el tronco encefálico. En segundo lugar, se observó que la actividad mPFC durante el sueño REM también regula el sueño REM fásico, una subetapa del sueño REM caracterizada por movimientos oculares rápidos.
Los recientes hallazgos recopilados por Weber y su equipo delinean un circuito neuronal que involucra la corteza y el hipotálamo y que parece regular el sueño REM. Dado que la desregulación de la actividad de las neuronas mPFC y los trastornos del sueño se han relacionado con trastornos psiquiátricos, sus hallazgos también podrían tener implicaciones clínicas.
Por ejemplo, estudios anteriores han encontrado que la corteza prefrontal ventromedial, que asume el mismo papel que las mPFC de ratón en el cerebro humano, está hiperactivada en personas diagnosticadas con depresión. Como el equipo descubrió que una mayor actividad neuronal mPFC aumentaba la cantidad de movimientos oculares rápidos mientras los ratones dormían, sus hallazgos podrían, entre otras cosas, informar el desarrollo de técnicas para detectar y comprender mejor la depresión utilizando patrones de sueño REM.
En otras palabras, observar los movimientos oculares rápidos puede servir como una ventana a la actividad de la corteza prefrontal y puede proporcionar información sobre posibles anomalías en su actividad.
Más información: Jiso Hong et al, Prefrontal cortical regulation of REM sleep, Nature Neuroscience (2023). DOI: 10.1038/s41593-023-01398-1
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