Capítulo 12: La vigilia y el sueño

Durante la vigilia el cerebro produce múltiples acciones y cambios en la fisiología de acuerdo con las necesidades del momento, con el desarrollo del comportamiento, actividad motora, con el procesamiento de la información sensorial y con la actividad psíquica. El sueño, así como la vigilia, es un fenómeno global que incluye a todo el cerebro, con regiones que se activan y otras que reducen su funcionalidad, conjunto que genera un “cerebro dormido”. Éste, por lo tanto, introduce cambios en toda la fisiología produciendo un estado general diferente a la vigilia en todas sus manifestaciones. Durante el sueño distintas funciones se cumplen acordes con el estado del “cerebro dormido”, incluyendo la actividad onírica y los ensueños.

Los seres vivos poseen variables fisiológicas que los caracterizan y que están controladas entre estrechos márgenes de normalidad; sin embargo, esta franja de normalidad no es constante sino que presenta oscilaciones que pueden configurar ritmos. El cerebro humano posee complejas redes neurales interconectadas en circuitos tales que generan ritmos que se superponen, se acoplan y se modulan entre sí.

El ciclo de vigilia-sueño

El ciclo vigilia-sueño está constituido por un conjunto o constelación de cambios fisiológicos, rítmicos, en el que participan diferentes sistemas del organismo, regulados por el sistema nervioso central (SNC).

El fenómeno del sueño va más allá del ritmo circadiano (cercano a un ciclo por día). Observando su evolución en la filogenia se encuentra que en la mayoría de las especies es ultradiano (más de un ciclo por día). En el ser humano es circadiano, sobre todo, para adultos jóvenes.

Por otra parte, el sueño está constituido al menos por dos estados bien diferenciados, el sueño lento (SL y sus etapas) y el sueño paradójico (SP o REM, del inglés rapid eye movement) alternando varias veces en una noche de sueño, constituyendo un ritmo intrínseco ultradiano.

La vigilia posee diversas características que le son propias, entre las que se encuentran: la actividad psíquica consciente que continuamente nos acompaña; la ejecución de movimientos que actuarán sobre el ambiente organizando nuestra vida de relación; el control homeostático de diversas funciones vitales (cardiovasculares, respiratorias, endocrinas, etc.); todas ellas características indicativas de que todo el cerebro, de una forma u otra o en un momento u otro, es utilizado para proporcionar la condición de vigilia. Existe además una forma de recepción y procesamiento de la información sensorial proveniente del ambiente y del propio cuerpo, diferentes de aquellas efectuadas en estado hípnico.

Durante la vigilia se observan ciclos de actividad-reposo de aproximadamente 90 minutos de duración; cada hora y media se produce una disminución de la alerta, es decir de la capacidad de atención, de la capacidad discriminativa, etc. Por lo tanto, la vigilia tampoco es un estado homogéneo sino que se compone también de múltiples ciclos ultradianos.

La ontogenia

Si analizamos la evolución ontogénica del ciclo vigilia-sueño comprobamos que lo que realmente se desarrolla en el ser humano a partir del nacimiento es el aumento del tiempo dedicado a la vigilia y la disminución de ambas fases del sueño, fenómeno que continúa hasta el final de la vida (figura 12-1).

El tiempo dedicado al SL disminuye con la edad, en tanto que las horas de vigilia aumentan. El SP, que ocupa ocho horas del total del sueño en el niño de pocos días, pasa aproximadamente a una hora en el anciano. La duración del sueño en el adulto tiene amplias variaciones personales, con un rango de cinco a 10 horas. El promedio es de 7.5 horas; este promedio disminuye en el anciano a cinco a seis horas. En niños de corta edad es más prolongado. Los recién nacidos duermen 16 horas diarias o más, con un sueño polifásico, organizado en sucesivas etapas de vigilia y de sueño. El sueño se hace bifásico al avanzar la edad (cuatro a cinco años), con fases de sueño durante la noche y la siesta, para llegar al adulto y convertirse, en la mayoría de las personas, en monofásico (vigilia de día y sueño de noche).

En 1937 los estudios electroencefalográficos realizados en seres humanos permitieron clasificar el SL en cuatro estados. Sin embargo, no fue hasta muchos años después (1953) cuando se pudo observar la existencia del SP. Actualmente, el estudio de los trastornos del sueño se ha convertido en una nueva disciplina médica y una etapa de la evaluación clínica del mismo consiste en el laboratorio de técnicas poligráficas de sueño o polisomnografía.

¿En qué consiste un polisomnograma? En el registro continuo y simultáneo de determinadas variables fisiológicas durante el sueño: el electroencefalograma (EEG), el electromiograma (EMG) y los movimientos oculares (MO), el electrocardiograma, los movimientos respiratorios, el flujo de aire respiratorio, la oximetría, los movimientos de miembros inferiores. El control de otras variables puede complementar el estudio, como la observación del comportamiento, la erección peniana, los cambios endocrinos, el control del relato de ensueños, etc. Esta sucesión de variables se presenta de una manera típica en condiciones fisiológicas. Para el diagnóstico de las distintas etapas de sueño se necesitan como mínimo los registros de EEG, EMG y MO (figura 12-2).

Las combinaciones particulares de estas tres actividades bioeléctricas, permiten el reconocimiento electrográfico de los diferentes estados de vigilia y de sueño. Así, la vigilia y sus variaciones, como el sueño y sus etapas [sueño lento, u ortodoxo o no REM, y el sueño paradójico o activado o REM (del inglés rapid eye movements)] están definidos por estas variables, asociadas siempre al comportamiento.

El sueño es un estado dinámico, de tal forma que el EEG muestra una sucesión bien ordenada y cíclica de frecuencias y amplitudes de ondas. Todavía se nos escapa el significado de cada uno de los estadios que relataremos y que están basados, además, en relaciones bien caracterizadas con variables fisiológicas diversas.

Características poligráficas del sueño lento o no-REM

En el hombre se divide en cuatro estadios de acuerdo al EEG: etapas 1, 2 y sueño lento propiamente dicho, etapas 3 a 4, (figura 12-2). Estos estadios suelen seguir uno al otro en el tiempo y son frecuentes las fluctuaciones durante una misma noche.

Etapa 1

Se observa inmediatamente después de la vigilia y dura unos pocos minutos. El ritmo alfa característico de la vigilia tranquila con ojos cerrados, de ocho a 12 ciclos por segundo (cps), disminuye en amplitud, se hace discontinuo y es remplazado por actividad de bajo voltaje de frecuencia comprendida entre tres y siete ciclos por segundo. El tono muscular es algo menor que durante la vigilia, y los movimientos oculares son lentos y aparecen de forma intermitente.

Etapa 2

Se caracteriza por la presencia de “husos” y “complejos K”. Los husos, de 14 a 16 cps, tienen una duración de al menos medio segundo y predominan en regiones centrales y frontales. Los complejos K consisten en una onda bifásica y pueden estar asociados con los husos. Ocurren espontáneamente, como respuesta a estímulos o relacionados con reacciones de despertar. Las ondas lentas de 1 a 2 cps de más de 75 µV, si existen, ocupan menos de 20% del trazado.

Etapas 3 a 4

El sueño lento propiamente dicho. Está compuesto por más del 20% de ondas de 0.5 a 2 cps, las ondas delta, con una amplitud mayor de 75 µV. Entre los episodios de ondas δ la actividad es polirrítmica, y es posible registrar también husos. En la etapa 4 predominan las ondas δ y lentas, desapareciendo los husos. Esta etapa se presenta en la primera mitad de la noche y disminuye o desaparece en las últimas horas, cuando adquiere cierto predominio el SP.

Características poligráficas del sueño paradójico o REM

Su característica es la actividad con ritmos múltiples en el EEG, de bajo voltaje y gran frecuencia, similar a la vigilia. Por esta similitud con los ritmos de la vigilia ha recibido el nombre de sueño paradójico, puesto que el sujeto de experimentación se encuentra dormido desde el punto de vista conductual.

Es posible registrar ondas en “dientes de sierra” de 2 a 6 cps en regiones frontales o del vértex, a veces concomitantes con movimientos oculares. Se asocia además con notable disminución o pérdida completa del tono muscular, apareciendo esporádicamente salvas de bruscas sacudidas musculares, movimientos oculares rápidos aislados (figura 12-2, recuadro) que constituyen los fenómenos fásicos. La transición de un estadio del sueño a otro no es brusca, sino que ocurre de forma progresiva.

El sueño es otro estado fisiológico que se logra mediante la acción de mecanismos activos cerebrales, que implica la abolición de la conciencia vigil y la reducción de la respuesta al ambiente, fenómeno rítmico y reversible, que se asocia con cambios en múltiples funciones. Sin duda se puede afirmar que la comparación entre el sueño y la muerte que Cervantes puso en la boca de Sancho no es más que una mera figura literaria.

El sueño se consideraba un fenómeno pasivo (hipótesis pasiva). Hoy en día, y luego de resultados experimentales tales como la anatomía patológica de las lesiones de la encefalitis letárgica de 1920 y la demostración de una región hipnogénica talámica, este peculiar estado se considera producto de acciones positivas, un fenómeno activo. Durante el sueño se produce una redistribución de la actividad neuronal, un fenómeno que además muestra diferencias entre el SL y el SP.

Factores humorales endógenos

Hasta el momento no se ha encontrado un factor humoral endógeno provocador del sueño de características fisiológicas. Han sido postulados diversos factores de origen endógeno, bioquímicos, para explicar el ciclo. Pieron (1913) propuso la existencia de sustancias que generadas durante la vigilia se destruirían durante el periodo de sueño. Se han propuesto varios factores bioquímicos como promotores del sueño. Se obtuvo un nonapéptido del LCR de conejos sometidos a estimulación eléctrica del tálamo para inducir sueño, cuya administración en los ventrículos cerebrales de otros conejos provocó ondas delta en el EEG, siendo denominado “péptido inductor de sueño δ”. En la mayoría de los estudios subsecuentes este factor sólo ha demostrado poseer un leve efecto hipnogénico. En fechas recientes se han descrito péptidos inmunorreactivos facilitadores del sueño, el factor S somnogénico urinario, pirógenos, así como otras sustancias que intervienen en los sistemas homeostáticos y en el metabolismo energético como la melatonina, la insulina, la glucosa, la colecistocinina, el polipéptido intestinal vasoactivo, la hormona de crecimiento, las prostaglandinas y los opiáceos.

Factores neurales generales

Como ya hemos mencionado, el sueño se consideró en el pasado un proceso pasivo, que sería consecuencia de la falta del ingreso de información sensorial o de las funciones que mantienen la vigilia. En 1935 se demostró que cuando se seccionaba el SNC a nivel del primer segmento cervical (preparación experimental llamada “encéfalo aislado”), el animal mantenido con respiración artificial mostraba signos electroencefalográficos y pupilares de la existencia de ritmo con alternancia de vigilia y de sueño. Cuando, en cambio, la sección se efectuaba en el mesencéfalo (preparación denominada “cerebro aislado”) se obtenía un animal con actividad bioeléctrica de sueño mantenido (figura 12-3A-B). No obstante, experimentos posteriores demostraron que si el animal con “cerebro aislado” se mantenía con vida durante un tiempo suficiente, se podían obtener nuevamente signos electroencefalográficos de vigilia y despertares con estimulación sensorial visual u olfatoria. Esto indica que los grupos neuronales que producen vigilia, además de los de la formación reticulada mesencefálica, se localizan también en regiones más rostrales, como es la región posterior del hipotálamo. Más aún, si se lesiona esta región de la reticulada de manera progresiva en varios días nunca llega a producir el coma que se desarrolla con la lesión total (John, 2006). Otras regiones toman el comando de la vigilia demostrando que no existe un único centro de vigilia así como tampoco existe un centro del sueño, sino cambios globales de las redes neuronales implicadas. El origen del pasaje de la vigilia al sueño es aún desconocido, aunque es probable que uno de los disparadores de estos cambios sea una señal muy antigua filogenéticamente como es el pasaje de la luz a la oscuridad en el ambiente.

Moruzzi y su escuela de Pisa, han demostrado la existencia de otros procesos que discurren paralelos a los procesos de activación provocados por la formación reticulada mesencefálica (FRM) y otras regiones que tienden a sincronizar el EEG y “provocar” el sueño desde una región particular bulbo-pontina. Cuando esta zona es separada del resto del SNC por una lesión mediopontina pretrigeminal, el animal presenta una falta de signos de sueño con EEG y signos oculares similares a los de la vigilia (figura 12-3C). Se establece entonces una diferencia entre el preparado “encéfalo aislado”, que presenta alternancia con periodos de sueño, y el animal con lesión “mediopontina pretrigeminal” que muestra gran proporción de vigilia, como si existiera una región sincronizadora del EEG, hipnogénica, en la zona bulbo-pontina posterior a la lesión.

La demostración de la existencia de acciones hipnogénicas desde estructuras del cerebro anterior se remonta a los experimentos pioneros de Hess. La estimulación eléctrica de regiones talámicas produce sueño en el animal de experimentación, asociado a todo el comportamiento habitual de la especie. Desde los trabajos pioneros de Hernández-Peón y colaboradores en 1963 (véase Velluti, 2008), se demostró que la aplicación directa de acetilcolina en la región preóptica conducía al sueño. También la estimulación eléctrica de la región preóptica y de regiones basales anteriores del encéfalo logró reproducir tanto la sincronización del EEG como el comportamiento del sueño. A la inversa, la destrucción de la zona basal preóptica produjo en animales de experimentación una marcada alteración del ciclo del sueño.

Podemos concluir entonces que un ciclo vigilia-sueño fisiológico sólo se puede producir con la integridad funcional del encéfalo como producto final de la interacción de circuitos neurales promotores del sueño como la reticulada talámica, la región preóptica, el cerebro anterior, etc., con diversos circuitos promotores de la vigilia como el hipotálamo posterior y la formación reticular activadora mesencefálica entre otros.

Neuroimagenología

Estudios realizados en seres humanos mediante tomografía de emisión de positrones (PET) han demostrado, con PET y 2-deoxi-d-glucosa marcada, una disminución del metabolismo de la glucosa cerebral durante el SL en un 12% en comparación con la vigilia, en tanto que en el SP se produjo un incremento general de 16%. Este dato apoya el concepto de que el sueño es la consecuencia de un cambio global del funcionamiento del cerebro incluyendo amplias regiones corticales. Además, sugiere que existen al menos tres cerebros funcionalmente diferentes: el que actúa en la vigilia, en el SL y en el SP (figura 12-4) y que no existe un centro del sueño. La PET ha demostrado activaciones significativas durante el SP en el tegmento pontino, algunos núcleos talámicos, el complejo amigdalino, el hipocampo, la corteza cingulada y las cortezas posteriores temporooccipitales así como regiones que disminuyen su actividad. La participación del cerebro es total incluyendo la corteza cerebral, es decir el 85% del cerebro humano.

Las ondas lentas del sueño lento (mayores de 140 μV y entre 75 a 140 μV, ritmo δ) han sido asociadas al procesamiento de información relacionada con experiencias de la vigilia anterior y con descargas neuronales incrementadas (Steriade y McCarley, 2005). Usando el registro de EEG y resonancia magnética funcional (fMRI) se demostró que un aumento de la actividad se producía con las citadas ondas lentas en diversas regiones del encéfalo (figura 12-5). Aumentos significativos de actividad en la fMRI se comprobaron en varias regiones corticales, en el parahipocampo, cerebelo y tronco cerebral (Dang-Vu et al. 2008). Estos resultados experimentales muestran una vez más que el SL no es un estado de quiescencia sino que diversas actividades se desarrollan aunque muchas de ellas nos sean aún desconocidas.

Procesos particulares del sueño paradójico o REM

Después de cumplida la etapa de SL, previa y necesaria, el SNC presenta la activación electrográfica cortical del SP. Dos vías ascendentes participan en este proceso, una vía se origina en núcleos intralaminares del tálamo y la otra discurre desde el hipotálamo caudal, ambas terminando en la corteza.

Al mismo tiempo las neuronas motoras espinales se encuentran hiperpolarizadas, inhibidas, durante el SP lo que explica la atonía o hipotonía de ciertos músculos en esta etapa del sueño. En gatos, lesiones experimentales localizadas en ciertas regiones pontinas dan lugar a lo que se conoce como SP sin atonía muscular. Estos gatos lesionados muestran movimientos y diversas actitudes durante el desarrollo del SP que fueron descritas “...como si estuvieran viviendo sus ensueños”. Posteriormente se demostró que los movimientos y actitudes dependen de la zona protuberancial lesionada y no de aquello que supuestamente estuviera soñando el gato. En fechas recientes este fenómeno ha sido descrito en humanos, frente a lesiones neurológicas aun pequeñas, se han observado movimientos violentos, agresivos, reproduciendo a veces comportamientos muy complejos; lo cual constituye un síndrome denominado trastornos del comportamiento del sueño paradójico.

Neurotransmisores y neuromoduladores

El estudio de distintos neurotransmisores y neuromoduladores mediante la administración de agonistas y bloqueadores, ha permitido inferir que algunos de ellos juegan un rol central más importante que otros en la generación y mantenimiento de los diferentes estados del ciclo vigilia-sueño. Considerando que las neuronas reciben cientos de sinapsis y proyectan a variadas redes neuronales, cuyos cambios funcionales dependen del momento del ciclo, cada estudio neuroquímico aparece como una mera aproximación. A menudo se interpreta un efecto como el resultado de la acción de cierto neurotransmisor, mientras podría ser simplemente el resultado de un desbalance en una compleja red neuronal. Teniendo en mente esta limitación, podemos considerar que ciertos sistemas neuronales y sus neurotransmisores pueden actuar en algunos momentos del ciclo.

Entre los sistemas involucrados en la generación y mantenimiento de la vigilia podemos resaltar las neuronas noradrenérgicas del locus coeruleus, las neuronas serotoninérgicas del núcleo dorsal del rafe, las neuronas histaminérgicas del núcleo tuberomamilar, las neuronas hipocretina/orexinérgicas en el área perifornical, las neuronas glutamatérgicas en la formación reticular, y las neuronas colinérgicas del cerebro basal. Estos sistemas neuronales refuerzan a cada uno de los otros operando en un momento específico de la vigilia convergiendo sobre los efectores comunes, el tálamo y la corteza. Neuronas del hipotálamo anterior que producen ácido gamma aminobutírico (GABA) están involucradas en la generación del SL. Tanto el GABA como los GABA-miméticos aumentan la cantidad de SL.

El ciclo ultradiano de SL-SP parece ser generado por la interacción de neuronas colinérgicas y monoaminérgicas (serotonina, noradrenalina) del tronco cerebral. Este modelo indica que cuando las neuronas colinérgicas son liberadas de la inhibición de las monoaminas estimulan las neuronas de la formación reticular las cuales lideran los signos del SP. Más aún, tanto las lesiones de núcleos colinérgicos como monoaminérgicos en el tronco cerebral tienen limitados efectos sobre el SP. Un reporte reciente ha propuesto el modelo flip-flop switch en la regulación de la entrada y salida del SP (Saper et al. 2005). Neuronas hipocretinérgicas del hipotálamo lateral pueden actuar como un apagador del SP (SP-off) y el SP activar a neuronas del tronco cerebral a través de neurotransmisores inhibitorios como la galanina y el GABA.

Además debe ser reconocida con una relevancia putativa la porción anatómica más grande del cerebro de los primates, el manto neocortical. El neocórtex ciertamente influencia/determina la actividad del tronco cerebral y de otras estructuras, lo cual no ha sido aún objeto de suficiente experimentación.

Hay muchos neurotransmisores y hormonas involucrados en el control del SL. Después de diversos estudios de lesiones e inyecciones de precursores, actualmente se considera que la serotonina actúa indirectamente sobre la inducción de sueño mediante la modulación de otros factores hipnogénicos del hipotálamo anterior y del núcleo supraquiasmático.

Ácido gamma aminobutírico (GABA). Los fármacos que mejoran los niveles de GABA o los que actúan como GABA-miméticos aumentan el SL. El GABA, ampliamente distribuido en todo el encéfalo, también está presente en el hipotálamo y en la porción basal del cerebro anterior.

Acetilcolina y colinérgicos. Se ha demostrado una relación causal precisa entre las regiones protuberanciales y el SP con técnicas de microinyección de acetilcolina o fármacos colinérgicos como el carbacol. Los mecanismos que subyacen al bloqueo de las ondas lentas del SL para pasar a un EEG desincronizado de vigilia o de SP dependen básicamente de proyecciones colinérgicas originadas en el tronco del encéfalo y en el fascículo medio del cerebro anterior. Se propone a la acetilcolina como el neurotransmisor responsable del desacoplamiento sináptico del generador de oscilaciones talámico.

La noradrenalina, actuaría de manera conjunta con la acetilcolina durante la vigilia, pero no operaría durante el SP.

Son muchos los neurotransmisores y las hormonas involucradas en el control del SL. Tras diversos estudios con lesiones e inyecciones de precursores de la serotonina, se propone que la serotonina no actuaría de manera directa induciendo el sueño sino que ejercería su efecto a través de la modulación de otros factores hipnogénicos del hipotálamo anterior y del núcleo supraquiasmático. La serotonina es precursora de la melatonina que a su vez es sintetizada y liberada por la glándula pineal durante la oscuridad a consecuencia de la activación simpática del tracto retino-hipotalámico-supraquiasmático.

La adenosina está presente y es liberada por casi todas las neuronas, ya que es un subproducto del metabolismo y consecuencia de la rotura de enlaces en la molécula del ATP, de manera que su concentración está asociada al consumo de energía. Evidencias experimentales han postulado a la adenosina como un factor promotor del sueño (Brown, McCarley, 2005).

Estudios más recientes encontraron que el sistema neuromodulador de la hipocretina/orexina participa en la actividad motora tanto de la vigilia como del SP. Estaría involucrado, además, en ciertas patologías asociadas al sueño como la cataplejía que aparece en la narcolepsia.

Organización del sueño durante el curso de la noche

En los seres humanos en la etapa adulta, el sueño nocturno se caracteriza por cuatro a seis ciclos ultradianos. Se entiende por ciclo ultradiano aquel periodo que se inicia con el SL y termina con una etapa de SP, repitiéndose varias veces durante la noche. Aunque la duración de cada ciclo ultradiano es variable, el promedio es de cerca de 90 minutos. Los primeros ciclos de la noche son más largos que los últimos (figura 12-6). En un sueño promedio de ocho horas, el 75 al 80% del total corresponde al SL, repartiéndose de manera aproximada en: 5% para la etapa 1, 50% para la etapa 2 y 20% para las etapas 3 a 4. La duración del SP varía entre el 20 y el 25% del total del sueño. Su primera aparición, al comienzo de la noche y en condiciones normales, no se produce antes de los 60 a 90 minutos del comienzo de la etapa 1.

Privación del sueño

Durante la privación del sueño total en seres humanos voluntarios (por periodos de hasta 200 horas), éstos mostraron signos de gran fatiga, trastornos de atención e irritabilidad, con una marcada disminución de capacidad discriminativa. Pueden desarrollar alucinaciones, trastornos de equilibrio, de visión y de lenguaje. El EEG muestra un declinar del ritmo α y son frecuentes los episodios de ondas δ y θ. Por otra parte, la privación selectiva de SP no puede mantenerse por mucho tiempo, ya que episodios de microsueños invaden en forma incontrolable la vigilia. Las ratas con privación total de sueño mueren al cabo de 15 a 22 días en situación de disminución funcional general.

Procesamiento de la información sensorial

La información que ingresa del mundo exterior y del propio cuerpo, consciente e inconsciente, es equivalente, aunque no necesariamente, “despertadora”. Durante el sueño las reacciones psicomotoras a estímulos del ambiente están disminuidas. Nos encontramos relativamente aislados del ambiente. Sin embargo, desde el punto de vista electrofisiológico, la reactividad de los sistemas sensoriales a estímulos específicos, medida con los potenciales provocados es comparativamente mayor durante el SL que durante la vigilia. Estudios con neuronas auditivas realizados en cobayos demuestran que no cesan de descargar al ingresar al sueño lento, presentando incrementos y disminuciones de su actividad durante el SL (Velluti, 2008). La resonancia magnética funcional en concordancia también muestra aumentos de actividad en una serie de regiones en el SL. Este hecho, en apariencia paradójico, se demostró en relación con la información visual y auditiva. Esta posibilidad de entrar en contacto auditivo con el mundo exterior puede significar desde el punto de vista filogenético una adecuada defensa o una reacción frente a un depredador.

La información sensorial procesada en el estado de sueño durante el periodo temprano de vida (días, meses), participaría en la maduración del SNC dado que en el sueño también ingresan —en gran medida— datos sensoriales. De manera que la actividad sensorial que llega al SNC durante el desarrollo ontogénico temprano y que ocurre durante casi todo el sueño de un neonato, es un hecho relevante para comenzar a “esculpir” —madurar— el cerebro.

Los estudios fisiológicos actuales demuestran que los ensueños ocurren de manera regular durante todos los estadios del sueño (SL y SP). Es probable que aquellos que se recuerdan con más facilidad son los previos a un despertar. En el 85 a 90% de los despertares provocados durante un SP se obtienen relatos de ensueños, aunque también se observa en el 50% de los despertares del SL.

El contenido de los ensueños que se registran en el SL y el SP son iguales siempre que tengan la misma duración. Estos conceptos llevan a postular la existencia de un solo sistema generador de ensueños que funciona a través de las diversas etapas del sueño. Por otra parte, se debe resaltar la coherencia y la organización temática de cada ensueño que dejan pocas dudas de que los ensueños son en realidad producto de un cerebro que funciona de manera organizada.

Los contenidos temáticos de los ensueños cuentan con imágenes visuales en un 100% de los relatos, en tanto que el 65% posee sensaciones auditivas, y en menores proporciones asociadas a otras modalidades sensoriales (figura 12-7). En algunas ocasiones, dependiendo del sistema sensorial involucrado, las informaciones del ambiente pueden “entrar” en un ensueño y formar parte del relato. Aunque las fuentes de ensueños específicos son aún un enigma, podemos decir en general que éstos se forman a partir de la información almacenada en la memoria, más posibles intrusiones de información sensorial desde el mundo exterior o desde el propio cuerpo en el momento de ocurrir el ensueño; no se puede descartar la hipótesis de que también exista información genéticamente transmitida. No obstante, existe una dicotomía entre las expresiones corporales y los ensueños, por ejemplo, los periodos de erección peniana no se asocian en todos los casos con ensueños eróticos.

Los pacientes deprimidos poseen ensueños con las mismas características de depresión, en tanto que los pacientes esquizofrénicos desarrollan ensueños también desorganizados. Estos hechos apuntan hacia una continuidad entre la actividad psíquica vigil y onírica.

En el curso de los tres decenios precedentes se ha puesto de manifiesto que las funciones fisiológicas varían, tanto en el paso de la vigilia al sueño como dentro de cada ciclo de sueño. Así, las funciones endocrinas y autonómicas modifican sus controles acompañando la secuencia SL-SP; más aún, durante el SP la homeostasis deja de ser respetada de forma transitoria.

Funciones cardiovasculares y circulación cerebral

La presión arterial (PA) disminuye durante el sueño. El mayor descenso se registra en las etapas 3 a 4, es decir en el SL. En el ser humano, la PA del SP se vuelve variable y presenta incrementos transitorios de hasta 40 mmHg que se superponen a la hipotensión tónica existente. Estos aumentos de PA coinciden con los acontecimientos fásicos del SP. Al despertar, la presión arterial recupera rápidamente su valor inicial, cualquiera que sea la etapa del sueño en la que se produzca y cualquiera que sea la caída tensional ocurrida durante el sueño. La presión de la arteria pulmonar se mantiene estable durante todas las etapas del sueño.

La frecuencia cardíaca se reduce en el SL, de manera particular en las etapas 3 a 4. Durante el SP se vuelve variable y muestra incrementos relacionados con los cambios fásicos. El gasto cardíaco se reduce moderadamente en el SL y el SP, y constituye otro elemento que contribuye al descenso de tensión citado. Existen, además, periodos de vasoconstricción en los músculos esqueléticos durante el SP que explicarían los incrementos fásicos que ocurren en esta etapa. Durante el SL predomina la actividad del sistema parasimpático.

El flujo sanguíneo cerebral

Los seres humanos durante el SL muestran aumentos o disminuciones globales del flujo asociadas a variaciones regionales, en tanto que en el SP existe un incremento significativo del flujo cerebral, con aumentos fásicos que se superponen al aumento tónico. Los mecanismos responsables de estos cambios no están claramente caracterizados, aunque existen datos que sugieren que serían respuestas a variaciones metabólicas locales que determinarían variaciones locales de flujo. El incremento del flujo cerebral durante el SP estaría al servicio de una redistribución acorde con la función. La disponibilidad de oxígeno cerebral estudiada en gatos durante el SP muestran una distribución topográfica particular del consumo y el aporte de O₂, que se ha denominado “sistema de pO₂ del SP”, con grandes oscilaciones de la pO₂ (figura 12-8), postuladas como resultado de una disminución del control homeostático local, han sido interpretadas también como una degradación mayor de la glucosa en condiciones anaeróbicas durante los incrementos de actividad neuronal. Estos resultados concuerdan con los estudios con PET o fMRI citados en la imagenología.

La vasomotricidad neurogénica es otro elemento que ha sido involucrado en la regulación circulatoria cerebral aunque este aspecto aún no está bastante investigado. El acoplamiento de flujo sanguíneo-actividad neuronal es lo más aceptado hoy en día, siendo el oxígeno el factor metabólico de mayor relieve. En los últimos diez años se ha demostrado que el flujo sanguíneo cerebral va aumentando durante el día y se restablece durante el sueño; esto podría ser interpretado como un incremento del costo metabólico de la actividad cerebral durante la vigilia, que sería disminuido, “restaurado”, durante el sueño.

Cambios respiratorios

Tres mecanismos controlan la ventilación pulmonar durante la vigilia: 1) el metabólico, que asegura la homeostasis del O₂ y CO₂ arterial a través de informaciones provenientes de los quimiorreceptores centrales y periféricos. Esta información se integra a nivel bulbo-protuberancial y finalmente provoca los cambios necesarios para activar los músculos respiratorios; 2) el control voluntario que permite adaptar la ventilación a las distintas necesidades, como son la fonación y la tos, que involucra mecanismos corticales frontales, y 3) el control de las motoneuronas espinales que inervan a los músculos respiratorios y reciben influjos tónicos que mantienen su nivel de potencial de membrana en un cierto grado de despolarización.

Los cambios respiratorios acaecidos durante el sueño, se deben al predominio del control metabólico en el SL y a una disminución de este control en el SP. En el SP se instala un control no homeostático, la ventilación no depende ya del control metabólico. Aún quedan muchas cuestiones no resueltas en relación con los fenómenos respiratorios del sueño.

Las etapas 1 y 2 del SL provocan un ritmo respiratorio inestable con sucesivas hipoventilaciones e hiperventilaciones denominadas “ventilación periódica”. En el curso del SL propiamente dicho, etapas 3 y 4, la ventilación se vuelve regular, de mayor amplitud y menor frecuencia respiratoria. En esta etapa se produce un leve descenso del volumen-minuto asociado a un cambio en el sentido de disminución del nivel metabólico y a variaciones en el control central de la respiración. La frecuencia y la profundidad respiratoria son relativamente constantes, y la etapa 3 a 4 es un periodo estable del punto de vista respiratorio. La presión alveolar parcial del CO₂ aumenta en tanto que la presión parcial alveolar del O₂ disminuye. La respuesta de los quimiorreceptores al CO₂ está moderadamente reducida en tanto que la respuesta a la hipoxia no cambia.

El ritmo respiratorio durante el SP se caracteriza por ser más rápido y sobre todo irregular, con episodios apneicos y de hipoventilación. El mecanismo responsable es central, neural, al que se agrega la hipotonía muscular, que tiene un doble efecto: por un lado disminuye la fuerza de expansión de la caja torácica; por otro, aumenta la resistencia de las vías aéreas superiores al paso del aire. El diafragma presenta una actividad irregular.

La dualidad de origen de los cambios respiratorios observados nos obliga a controlar poligráficamente ambos polos funcionales; debemos conocer la permeabilidad de la vía aérea, su grado de resistencia (control del paso de aire por las narinas o la boca) y, además, las alteraciones del ritmo de origen central que se reflejarán en los movimientos diafragmáticos.

Funciones endocrinas

Son varias las hormonas que se segregan siguiendo el ritmo que marca el ciclo sueño-vigilia. El eje hipotálamo-hipofisario es el responsable de la conexión entre los procesos neurales del sueño y su expresión hormonal. El sector neural es el encargado de regular funciones tales como las emociones, los instintos y la sexualidad; es el que de alguna manera, recibe “órdenes” de niveles superiores, que organizan los aspectos endocrinos del complejo fisiológico que llamamos sueño.

La forma en la que el ciclo sueño-vigilia influye sobre un sistema endocrino ha sido subdividida en tres tipos básicos: 1) hormonas influidas por una etapa particular del sueño; 2) hormonas influidas por el sueño global, y 3) hormonas escasamente influidas por el sueño, aunque sí tengan un ritmo circadiano de secreción, como la melatonina.

Hormona de crecimiento (GH). Ésta hormona es esencial para el desarrollo del organismo, obedece a un ciclo secretorio íntimamente ligado al primer episodio de la etapa 4. El 70% de los pulsos secretores de la GH se asocia a episodios de SL (figura 12-9A).

Si se retrasa o impide el SL esta hormona no se segrega en cantidades apreciables, mientras que si se facilita el SL mediante el ejercicio físico, la hormona se libera en cantidades elevadas. En niños y adultos con SL prolongado se obtienen episodios secretores de gran magnitud. En el anciano —coincidiendo con la disminución normal de SL— la hormona no se segrega o lo hace en forma mínima. Análisis realizados en vigilia se han obtenido sólo en pequeñas cantidades. La privación del sueño altera de modo significativo los niveles plasmáticos de esta hormona durante 24 horas (figura 12-9A).

Renina. Esta hormona es clave en el sistema renina-angiotensina, también muestra oscilaciones nocturnas asociadas a los ciclos ultradianos de sueño, SL-SP.

Prolactina. Esta hormona representa el mejor ejemplo de un ritmo secretor nítidamente relacionado con el sueño. Episodios secretorios de gran amplitud observados durante el sueño nocturno aparecen durante el día cuando el sueño se hace diurno.

Tirotrofina (TSH). La TSH aumenta al anochecer con un pico secretor alrededor del comienzo del sueño y un decremento subsiguiente durante la noche y el día siguiente. Se ha observado recientemente la asociación sistemática entre el SL y la fase decreciente de los pulsos de TSH, lo que sugiere que algún mecanismo específico de esta etapa del sueño podría modular los niveles de TSH del plasma; también se ha postulado lo contrario: los incrementos en los niveles de TSH en el plasma prevendría la aparición del SL. Durante el SP se observan incrementos o decrementos de los niveles de TSH sin que se hayan demostrado influencias mutuas.

Hormona luteinizante (LH) y testosterona. El comportamiento secretor pulsátil de las gonadotropinas es marcado y ha sido bien demostrado. También se ha observado la existencia de variaciones circadianas de la secreción de gonadotropinas. El SP ocurre en la fase de descenso de los pulsos secretorios de la LH (97% de los casos; figura 12-9B). La secreción de testosterona no está influida de manera directa por el sueño y no se encuentra relacionada en particular con ninguna de sus fases.

ACTH y cortisol. La correlación de fases específicas del sueño con la secreción de cortisol ha dado resultados variables. Estudios recientes mostraron que el SL se relacionaba por lo general con una disminución de los episodios secretores de estas hormonas. El 73% de los SP estudiados reveló que éste ocurrió siempre con niveles de cortisol en estado estable o decreciente. Esto se correlaciona bien con los descensos de ACTH asociados a los comienzos del SP.

En conjunto, todo parece indicar que la pulsatilidad del sistema endocrino está dirigida por un complejo reloj ultradiano, siendo la significación funcional de esta relación aún desconocida.

La temperatura corporal

La vigilia se caracteriza por una interacción constante de los mecanismos hipotalámico y cortical de control de la temperatura corporal. En el paso al SL se produce una inactivación del control cortical y se liberan, por lo tanto, los mecanismos automáticos. Durante el SP la situación adquiere otra característica; en este estadio ambas formas de regular la temperatura están suspendidas. No existe producción de calor; contribuyen a éste la disminución del tono muscular y la falta de temblor. La temperatura corporal cae a lo largo de la noche y los niveles más bajos se alcanzan en las últimas horas de sueño. Los incrementos de la temperatura de la piel coinciden con los periodos de SP.

La correlación entre la temperatura corporal y la ambiental se produce de tal manera que se puede sostener que en el SL se mantiene la homeotermia, mientras que durante el SP el animal pasa a un estado similar al de un poiquilotermo transitorio (figura 12-10).

Cambios en otras funciones

Funciones renales

Durante el sueño ocurren disminuciones de la filtración glomerular, del volumen de orina y la excreción de sodio, potasio y calcio. Los cambios del nivel de la hormona antidiurética no son responsables de los cambios relacionados con el sueño en la función renal. La cantidad de orina excretada durante el SL es menor que durante la vigilia y su concentración es mayor. Durante el SP aumenta aún más la concentración urinaria y disminuye más la excreción.

Funciones digestivas

En los seres humanos sanos algunos estudios muestran disminuciones de la acidez gástrica durante el sueño, en tanto que en pacientes con úlceras duodenales se comprueba un aumento de la secreción ácida. La secreción ácida elevada no se produce en relación con ninguna etapa particular del sueño. Los registros de la motilidad intestinal presentan resultados conflictivos hasta el presente; la motilidad del esófago está disminuida.

Funciones sexuales

La erección o tumescencia del pene ocurre durante la etapa de SP, aunque en adolescentes no está sólo confinada a esta etapa. Esto se ha comprobado en seres humanos de edades comprendidas entre los tres y los 79 años. Aunque su papel funcional sigue siendo desconocido, la presencia o ausencia de erección durante el sueño se utiliza para el diagnóstico diferencial entre impotencia orgánica y psicogénica. De igual manera, en la mujer se observan erecciones clitoridianas e incremento del flujo sanguíneo vaginal.

La homeostasis

La existencia de mecanismos homeostáticos reguladores de todas las funciones ya fueron postulados por Cannon en 1929. En ciertos estados particulares —como son grados extremos de vigilia activada— se ha propuesto en fechas recientes la puesta en marcha de operaciones no homeostáticas. Los mecanismos reguladores llegan a sobrecargarse más allá de sus posibilidades. Estas desviaciones del rango homeostático pueden ser compensadas durante la vigilia, restableciéndose el equilibrio funcional. Estos mecanismos de control también están funcionando durante el SL pero están ausentes en el estadio de SP. Como resultado muchas funciones básicas como la PA, la respiración y la temperatura, quedan fuera del estricto control homeostático y se alteran sus valores habituales. No podemos aún explicar por qué es necesaria una etapa del sueño fuera de los controles homeostáticos habituales. ¿Qué función o funciones deben cumplirse durante el SP que exige tales condiciones? ¿O es acaso un vestigio del sueño de los animales que nos precedieron en la evolución filogenética?

Una hipótesis planteada sobre el fraccionamiento del sueño paradójico sería que las desviaciones de los valores habituales de ciertas funciones básicas y vitales, por ejemplo el ritmo cardíaco y respiratorio, entre otras, no podrían prolongarse de modo indefinido sin adecuados controles homeostáticos, lo que se convertiría en un factor limitante de la duración de los periodos de SP. Los sistemas internos de seguridad nos harían volver a estados con un buen control homeostático para —transcurrido cierto tiempo— volver a otro episodio de SP y cumplir su aún enigmática y al parecer imprescindible conjunto de funciones.

Aún desconocemos por qué y para qué dormimos. Sin embargo, sabemos que todas las funciones del cerebro y del organismo en general están influidas por la alternancia de la vigilia y del sueño. Las funciones biológicas que se cumplen durante el sueño se pueden agrupar de la siguiente manera:

Recuperación y restauración

La hipótesis de que el sueño sirve para recuperar y restaurar los procesos bioquímicos y fisiológicos que son con anticipación degradados durante la vigilia es en apariencia muy lógica y, por lo tanto, muy aceptada. El SL podría estar más relacionado con la plasticidad cerebral que con la restauración del organismo en su totalidad. Los efectos del ejercicio sobre el sueño subsiguiente no avalan la hipótesis de la restitución del cuerpo en general. En contraposición, el ejercicio efectuado en las horas previas al sueño provoca demoras en la instalación del mismo, lo que puede generar un desfase del ritmo circadiano.

Conservación energética

El SL reduce el metabolismo y la temperatura corporal durante la inactividad, compensando el alto costo energético de la termogénesis. La reducción del metabolismo durante el sueño es de alrededor de 10% con respecto de los niveles basales de vigilia. No obstante, la conservación de energía puede ser mayor a bajas temperaturas. El descenso del metabolismo al comienzo del sueño en un sujeto humano desnudo expuesto a una temperatura ambiente de 21°C, puede llegar a 40%.

Está demostrado que el objetivo final del sueño en general no es el de proporcionar un periodo de reposo al sistema muscular, ni de los órganos viscerales, ni del sistema nervioso autónomo, entre otros sistemas.

Plasticidad, memoria y aprendizaje

El sueño es esencial para el desarrollo cognitivo; funciones relevantes como la memoria y el aprendizaje están afectadas por el sueño.

Datos recientes muestran que los procesos de aprendizaje mejoran seguidos de una noche de sueño; podría inferirse que el SL estaría más relacionado a la plasticidad cerebral que a la restauración total del organismo. La pérdida de memoria, las dificultades de aprendizaje, la disminución de las habilidades motoras y los cambios de humor están entre los signos que más se manifiestan en la privación de sueño.

Se han postulado dos hipótesis generales de cómo el sueño participa en la consolidación de la memoria: 1) la hipótesis del proceso dual que dice que la memoria de procedimiento o implícita está beneficiada por el SP y que la memoria declarativa se consolida sobre todo durante el SL, estados II al IV; y 2) la hipótesis secuencial que asume que la ocurrencia de ambos —el SL y el SP— es necesaria para mejorar la consolidación de ambos tipos de memoria. Las memorias adquiridas en la vigilia previa serían reprocesadas durante el sueño.

La prueba de disparidad negativa (MMN del inglés mismatch negativity) es una respuesta electrofisiológica diferencial entre dos estímulos sonoros distintos, que implica un proceso de aprendizaje. Este tipo de respuestas han sido descritas en bebés estimulados durante el SL y siendo los estímulos reconocidos durante la vigilia siguiente. Los recién nacidos podrían asimilar la información auditiva durante el sueño. Conclusiones similares han sido observadas en las descargas neuronales unitarias auditivas de cobayos durante el sueño utilizando estímulos significativos y no significativos (Velluti, 2008).

Todos estos hechos acerca del sueño son esenciales para un desarrollo cognitivo normal y la organización de la información obtenida durante la vigilia.

Una primera conclusión general es que los principales objetivos del SL y del SP permanecen desconocidos. Ha sido demostrado que el último objetivo general del sueño no es proveer un periodo de descanso del SNC o del cuerpo. Más aún no es posible establecer la razón del sueño. Éstas son muy diversas y con certeza impostergables.

Para finalizar, es importante introducir la idea de “homeostasis psicofisiológica (Velluti, 2008). Los procesos de aprendizaje —particularmente aquellos que se desarrollan durante el sueño— decidirían qué datos recordar o cuáles olvidar en un momento de la vida y/o a través de la misma. La “homeostasis psicofisiológica” mantiene la memoria dentro de un rango que el cerebro necesita para mantener en orden y preservar las funciones cognitivas. Recordar y olvidar son parte de las funciones del cerebro para mantener un estatus saludable.