Sueño: fases y estructuras implicadas

Dormir es una parte importante de tu rutina diaria: pasas aproximadamente un tercio de tu tiempo haciéndolo. Un sueño de calidad -y en las horas adecuadas- es tan esencial para la supervivencia como la comida y el agua. Sin sueño no puedes formar o mantener las vías cerebrales que te permiten aprender y crear nuevos recuerdos, y te resulta más difícil concentrarte y responder con rapidez.

El sueño es importante para varias funciones cerebrales, como la comunicación entre las células nerviosas (neuronas). De hecho, el cerebro y el cuerpo permanecen muy activos mientras dormimos. Recientes descubrimientos sugieren que este proceso desempeña una función de limpieza que elimina las toxinas que se acumulan en el cerebro mientras se está despierto.

Todo el mundo necesita dormir, pero su finalidad biológica sigue siendo un misterio. Este proceso afecta a casi todos los tejidos y sistemas del organismo, desde el cerebro, el corazón y los pulmones hasta el metabolismo, la función inmunitaria, el estado de ánimo y la resistencia a las enfermedades. Las investigaciones demuestran que una falta crónica de sueño, o dormir mal, aumenta el riesgo de padecer trastornos como hipertensión, enfermedades cardiovasculares, diabetes, depresión y obesidad.

Es un proceso complejo y dinámico que afecta a su funcionamiento de formas que los científicos están empezando a comprender. Este artículo describe cómo se regula la necesidad de dormir y qué ocurre en el cerebro durante el sueño.

Bases estructurales del sueño

Varias estructuras del cerebro intervienen en este proceso.

• El hipotálamo, una estructura del tamaño de un cacahuete situada en el interior del cerebro, contiene grupos de células nerviosas que actúan como centros de control del sueño y la excitación. Dentro del hipotálamo se encuentra el núcleo supraquiasmático (SCN), un conjunto de miles de células que reciben información sobre la exposición a la luz directamente de los ojos y controlan el ritmo del comportamiento. Algunas personas con daños en el SCN duermen de forma errática a lo largo del día porque no son capaces de hacer coincidir sus ritmos circadianos con el ciclo luz-oscuridad. La mayoría de las personas ciegas mantienen cierta capacidad para percibir la luz y son capaces de modificar su ciclo de sueño/vigilia.

• El tronco cerebral, en la base del cerebro, se comunica con el hipotálamo para controlar las transiciones entre la vigilia y el sueño. (El tronco cerebral incluye las estructuras denominadas protuberancia, médula y mesencéfalo). Las células que favorecen el dormir en el hipotálamo y el tronco cerebral producen una sustancia química denominada GABA, que actúa reduciendo la actividad de los centros de excitación. El tronco cerebral (especialmente la protuberancia y la médula) también desempeña un papel especial en el sueño REM: envía señales para relajar los músculos esenciales para la postura corporal y los movimientos de las extremidades, de modo que no actuemos en nuestros sueños.
• El tálamo actúa como transmisor de la información de los sentidos a la corteza cerebral (la parte del cerebro que interpreta y procesa la información de la memoria a corto y largo plazo). En la mayoría de las fases del sueño, el tálamo está en silencio, lo que permite desconectar del mundo exterior. Pero durante el sueño REM, el tálamo está activo, enviando al córtex imágenes, sonidos y otras sensaciones que llenan nuestros sueños.

• La glándula pineal, situada en los dos hemisferios cerebrales, recibe señales del SCN y aumenta la producción de la hormona melatonina, que ayuda a conciliar el sueño cuando se apagan las luces. Las personas que han perdido la vista y no pueden coordinar su ciclo natural de vigilia-sueño con la luz natural pueden estabilizar sus patrones de sueño tomando pequeñas cantidades de melatonina a la misma hora cada día. Los científicos creen que los picos y valles de melatonina a lo largo del tiempo son importantes para hacer coincidir el ritmo circadiano del cuerpo con el ciclo externo de luz y oscuridad.

• El cerebro anterior basal, cerca de la parte frontal e inferior del cerebro, también promueve el sueño y la vigilia, mientras que parte del cerebro medio actúa como sistema de excitación. La liberación de adenosina (un subproducto químico del consumo de energía celular) por las células del cerebro anterior basal y probablemente de otras regiones favorece el impulso del sueño. La cafeína (de la te hablé en un episodio de podcast) contrarresta la somnolencia bloqueando la acción de la adenosina.
• La amígdala, una estructura en forma de almendra implicada en el procesamiento de las emociones, se vuelve cada vez más activa durante el sueño REM.

Fases del sueño

Hay dos tipos básicos de sueño: el sueño de movimientos oculares rápidos (MOR o REM) y el sueño no MOR (no REM, que tiene tres etapas diferentes). Cada uno de ellos está vinculado a ondas cerebrales y actividad neuronal específicas. Durante una noche normal se pasa por todas las fases no REM y REM varias veces, con periodos REM cada vez más largos y profundos hacia la mañana.

• La fase 1 no REM es el paso de la vigilia al sueño. Durante este breve periodo (que dura varios minutos) los latidos del corazón, la respiración y los movimientos oculares se ralentizan y los músculos se relajan con sacudidas ocasionales. Las ondas cerebrales comienzan a ralentizarse con respecto a los patrones de vigilia diurna.
• La fase 2 no REM es un periodo de sueño ligero antes de entrar en un sueño más profundo. Los latidos del corazón y la respiración se ralentizan y los músculos se relajan aún más. La temperatura corporal desciende y los movimientos oculares se detienen. La actividad de las ondas cerebrales se ralentiza, pero está marcada por breves ráfagas de actividad eléctrica. En la fase 2 se pasan más ciclos de repetidos que en otras fases.
• La fase 3 no REM es el periodo profundo que se necesita para sentirse renovado por la mañana. Se produce en periodos más largos durante la primera mitad de la noche. Los latidos del corazón y la respiración se ralentizan hasta sus niveles más bajos durante el sueño. Los músculos están relajados y puede resultar difícil despertarte. Las ondas cerebrales se vuelven aún más lentas.
• El sueño REM se produce por primera vez unos 90 minutos después de quedarse dormido. Los ojos se mueven rápidamente de un lado a otro detrás de los párpados cerrados. La actividad de las ondas cerebrales de frecuencia mixta se aproxima a la que se observa en la vigilia. La respiración se vuelve más rápida e irregular, y la frecuencia cardiaca y la tensión arterial aumentan hasta niveles cercanos a los de la vigilia. La mayor parte de los sueños se producen durante la fase REM, aunque también pueden producirse durante la fase no REM. Los músculos de los brazos y las piernas se paralizan temporalmente, lo que impide llevar a cabo sus sueños. A medida que se envejece, se duerme menos tiempo en fase REM. Lo más probable es que la consolidación de la memoria requiera tanto el sueño no REM como el REM.

Mecanismos del sueño

Dos mecanismos biológicos internos -el ritmo circadiano y la homeostasis- trabajan conjuntamente para regular cuándo se está despierto y cuándo se duerme.

Los ritmos circadianos dirigen una amplia variedad de funciones, desde las fluctuaciones diarias de la vigilia hasta la temperatura corporal, el metabolismo y la liberación de hormonas. Controlan el momento de dormir y provocan la somnolencia nocturna y la tendencia a despertarse por la mañana sin despertador. El reloj biológico de su cuerpo, que se basa en un día de aproximadamente 24 horas, controla la mayoría de los ritmos circadianos. Los ritmos circadianos se sincronizan con las señales ambientales (luz, temperatura) sobre la hora real del día, pero continúan incluso en ausencia de señales.

La homeostasis sueño-vigilia controla tu necesidad de dormir. El impulso homeostático del sueño recuerda al cuerpo que debe dormir a partir de una hora determinada y regula la intensidad del sueño. Este impulso del sueño se hace más fuerte cada hora que estás despierto y hace que duermas más tiempo y más profundamente después de un periodo de privación del sueño.

Factores externos

Entre los factores que influyen en las necesidades de sueño y vigilia se encuentran las afecciones médicas, los medicamentos, el estrés, el entorno de sueño y lo que se come y bebe. Quizá la mayor influencia sea la exposición a la luz. Las células especializadas de la retina procesan la luz e indican al cerebro si es de día o de noche, y pueden adelantar o retrasar el ciclo sueño-vigilia. La exposición a la luz puede dificultar la conciliación del sueño y la vuelta al sueño cuando nos despertamos.

Los trabajadores del turno de noche suelen tener problemas para conciliar el sueño cuando se acuestan, y también para mantenerse despiertos en el trabajo porque su ritmo circadiano natural y su ciclo sueño-vigilia se ven alterados. En el caso del jet lag, los ritmos circadianos se desincronizan con la hora del día cuando las personas vuelan a una zona horaria diferente, creando un desajuste entre su reloj interno y el reloj real.

Señales químicas para dormir

Los grupos de neuronas que favorecen el sueño en muchas partes del cerebro se vuelven más activos cuando nos preparamos para ir a la cama. Los neurotransmisores, sustancias químicas que transmiten señales nerviosas, pueden «apagar» o amortiguar la actividad de las células que indican excitación o relajación. El GABA se asocia con el sueño, la relajación muscular y la sedación. La norepinefrina y la orexina (también llamada hipocretina) mantienen activas algunas partes del cerebro mientras estamos despiertos. Otros neurotransmisores que influyen en el sueño y la vigilia son la acetilcolina, la histamina, la adrenalina, el cortisol y la serotonina.

Genes y sueño

Los genes pueden desempeñar un papel importante en la cantidad de sueño que necesitamos. Los científicos han identificado varios genes relacionados con el sueño y los trastornos del sueño, como los genes que controlan la excitabilidad de las neuronas y los genes del «reloj», como Per, tim y Cry, que influyen en nuestros ritmos circadianos y en el momento de dormir.

Los estudios de asociación del genoma completo han identificado sitios en varios cromosomas que aumentan nuestra susceptibilidad a los trastornos del sueño. También se han asociado diferentes genes con trastornos del sueño como el trastorno familiar de fase avanzada del sueño, la narcolepsia y el síndrome de las piernas inquietas. Algunos de los genes que se expresan en la corteza cerebral y otras zonas del cerebro cambian su nivel de expresión entre el sueño y la vigilia. Varios modelos animales para estudiar la genética -como el gusano, la mosca de la fruta y el pez cebra- están ayudando a los científicos a identificar mecanismos moleculares y variantes genéticas implicados en el sueño normal y en los trastornos del sueño. Otras investigaciones permitirán comprender mejor los patrones de sueño heredados y los riesgos de trastornos circadianos y del sueño.

¿Cuánto necesito dormir?

La necesidad de dormir y los patrones de sueño cambian con la edad, pero esto varía significativamente entre personas de la misma edad. No existe un número de horas mágico que funcione para todas las personas de la misma edad. Al principio, los bebés duermen entre 16 y 18 horas al día, lo que puede favorecer el crecimiento y el desarrollo (sobre todo del cerebro). Los niños en edad escolar y los adolescentes necesitan de media unas 9,5 horas de sueño por noche. La mayoría de los adultos necesitan entre 7 y 9 horas por noche, pero a partir de los 60 años, este proceso tiende a ser más corto, ligero e interrumpido por múltiples despertares. Las personas mayores también son más propensas a tomar medicamentos que interfieren en él.

En general, la gente duerme menos de lo que necesita debido a los horarios de trabajo más largos y a la disponibilidad de entretenimiento y otras actividades a todas horas. Muchas personas creen que pueden «recuperarlo» durante el fin de semana pero, dependiendo de lo privados que estén, dormir más los fines de semana puede no ser adecuado.

Estudios del sueño

El médico puede recomendar una polisomnografía u otra prueba para diagnosticar un trastorno del sueño. Una polisomnografía suele implicar pasar la noche en un laboratorio o centro especializado. En él se registra su respiración, los niveles de oxígeno, los movimientos de los ojos y las extremidades, la frecuencia cardiaca y las ondas cerebrales durante toda la noche. También se graba en vídeo y audio. Los datos pueden ayudar a un especialista a determinar si está alcanzando y atravesando correctamente las distintas fases. Los resultados pueden utilizarse para desarrollar un plan de tratamiento o determinar si son necesarias más pruebas.

Consejos para dormir bien

Si estás buscando consejos para dormir mejor, te recomiendo encarecidamente el episodio sobre este tema del podcast La colmena molecular. En este, te ofrecezco una gran cantidad de información útil y práctica para mejorar la calidad de tu sueño. Hablo sobre técnicas para sentirte más despierto, cómo configurar adecuadamente tu entorno para dormir y cómo establecer una rutina de sueño saludable y hábitos para promover el sueño. Además, también discuto sobre los beneficios de dormir bien y cómo esto puede tener un impacto positivo en tu vida cotidiana. Si estás luchando por dormir lo suficiente o simplemente quieres mejorar la calidad de tu sueño, definitivamente deberías escuchar este episodio.