Por qué los humanos duermen y qué sucede dentro del cerebro y el cuerpo por la noche

Los científicos aún debaten la razón evolutiva única por la que los humanos duermen aproximadamente un tercio de sus vidas, pero décadas de investigación han mapeado en detalle lo que el cerebro y el cuerpo realmente hacen mientras duermen. Dos procesos dominan: el cerebro pasa por etapas eléctricas distintas, y a lo largo de la noche realiza un trabajo de mantenimiento que es difícil de llevar a cabo mientras se está despierto.

La noche está construida a partir de ciclos repetidos de 90 minutos

El sueño alterna entre sueño no-REM (NREM) y sueño REM (movimiento rápido de ojos), según el Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano (NICHD) de EE.UU. El NREM en sí tiene tres etapas: la etapa 1 es la breve transición hacia el sueño; la etapa 2 trae ondas cerebrales más lentas y una caída de la temperatura corporal; la etapa 3 es sueño profundo, marcado por la frecuencia cardíaca y respiración más lenta y la liberación de hormona de crecimiento para la reparación de tejidos.

El sueño REM comienza aproximadamente 90 minutos después de quedarse dormido. Los ojos se mueven rápidamente, la respiración se vuelve rápida e irregular, la mayoría de los músculos están temporalmente paralizados, y el cerebro se vuelve altamente activo, un estado que NICHD vincula con el aprendizaje y la consolidación de la memoria. Un ciclo completo de NREM-REM dura aproximadamente 90 minutos y se repite varias veces durante la noche, según la Fundación del Sueño, una organización sin ánimo de lucro de información sobre salud. El sueño profundo domina los ciclos iniciales; a medida que avanza la noche, el sueño profundo se acorta mientras que los períodos REM se alargan, de modo que en los ciclos finales un durmiente pasa casi todo su tiempo en la etapa 2 y REM, según NICHD.

A lo largo de una noche completa, el sueño NREM representa el 75 a 80 por ciento del tiempo total de sueño, siendo la etapa 2 sola responsable de aproximadamente la mitad, según informa la Fundación del Sueño. El sueño REM representa el resto.

El cerebro se encoge ligeramente para limpiarse a sí mismo

Uno de los descubrimientos funcionales más claros provino de un estudio de 2013 en la revista Science dirigido por el equipo de la neurocientífica Maiken Nedergaard de la Universidad de Rochester. Los investigadores identificaron lo que llamaron el sistema glinfático, una red que utiliza fluido cerebroespinal que fluye a través de canales alrededor de vasos sanguíneos para limpiar los desechos metabólicos del tejido cerebral, según un relato del Centro Médico de la Universidad de Rochester (URMC) del trabajo.

El equipo encontró que las células cerebrales se encogen aproximadamente un 60 por ciento durante el sueño, abriendo más espacio entre las células para que el fluido se mueva, y que el sistema era casi diez veces más activo durante el sueño que durante la vigilia, reportó URMC. En el mismo estudio, los cerebros dormidos eliminaron más amiloide-beta, una proteína asociada con la enfermedad de Alzheimer, que los cerebros despiertos. El neurotransmisor noradrenalina parece ayudar a desencadenar el cambio de tamaño celular, según la misma cuenta, aunque los investigadores notan que el panorama regulatorio completo aún se está trabajando.

Dos relojes separados deciden cuándo sientes sueño

El tiempo del sueño está gobernado por dos sistemas que interactúan, según BrainFacts.org, un recurso de educación pública de sociedades de neurociencia incluyendo la Sociedad para la Neurociencia. El primero es el reloj circadiano, dirigido por el núcleo supraquiasmático (SCN), un grupo de células nerviosas en el hipotálamo. Las células de SCN llevan 'proteínas del reloj' que ciclan aproximadamente cada 24 horas y reciben señales de luz directamente de la retina, que es por qué el reloj puede ser restablecido por la exposición a la luz del día o cruzando zonas horarias.

El segundo sistema es la presión homeostática del sueño, impulsada por adenosina, un químico que se acumula en el cerebro cuanto más tiempo una persona permanece despierta. Cuando la adenosina se une a receptores en células cerebrales relacionadas con la activación, amortigua su actividad e incrementa la somnolencia; el sueño limpia la acumulación. La cafeína funciona bloqueando esos mismos receptores de adenosina, que es por qué retrasa la sensación de somnolencia sin eliminar la deuda de sueño subyacente, según BrainFacts.org.

Cuánto sueño se recomienda y qué sucede sin él

Los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades de EE.UU. (CDC) publican guía de duración del sueño basada en la edad, reproducida a continuación.

El CDC afirma que obtener consistentemente menos de la cantidad recomendada está asociado con mayor riesgo de diabetes tipo 2, enfermedad cardíaca, presión arterial alta y accidente cerebrovascular, y que el sueño adecuado está vinculado a menos enfermedades, mejor regulación del estado de ánimo y un menor riesgo de accidentes de tránsito.

Qué aún se desconoce

Los hallazgos de eliminación glinfática provienen de estudios en ratones; el relato de URMC observa que el mecanismo se considera una explicación plausible para parte de la función restauradora del sueño en humanos, y que confirmar su papel exacto en la enfermedad neurodegenerativa humana sigue siendo un área activa de investigación. De manera similar, agencias incluyendo NICHD describen la consolidación de la memoria y la reparación de tejidos como asociaciones establecidas de etapas específicas del sueño en lugar de un único propósito probado del sueño en su conjunto.