Un nuevo estudio revela cómo el sueño no REM sincroniza la actividad cerebral y mejora el rendimiento cognitivo. Este descubrimiento podría conducir a nuevos tratamientos para los trastornos del sueño y a métodos para aumentar la capacidad cerebral.
Investigadores de la Universidad Rice, el Centro de Restauración de Sistemas Neuronales del Instituto Metodista de Houston y el Colegio Médico Weill Cornell han revelado un descubrimiento revolucionario sobre cómo el sueño de movimientos oculares no rápidos (NREM) mejora la función cognitiva. Este estudio, publicado En la revista Science, arroja luz sobre el papel esencial que desempeña el sueño NREM en la sincronización cerebral y la codificación de la información.
“Nuestro estudio no solo profundiza nuestra comprensión mecanicista del papel del sueño en la función cognitiva, sino que también abre nuevos caminos al demostrar que patrones específicos de estimulación cerebral podrían sustituir algunos beneficios del sueño”, dijo en un comunicado el coautor Valentin Dragoi, profesor de ingeniería eléctrica e informática en Rice, titular de la Cátedra Presidencial Distinguida Rosemary y Daniel J. Harrison III en Neuroprótesis en Houston Methodist y profesor de neurociencia en Weill Cornell. comunicado de prensa.
La investigación demuestra cómo el sueño NREM, que se experimenta habitualmente durante el sueño ligero o las siestas, mejora el rendimiento neuronal y conductual. Este nuevo conocimiento podría revolucionar nuestro enfoque para tratar los trastornos del sueño y mejorar las funciones cognitivas.
El equipo empleó conjuntos avanzados de múltiples electrodos para monitorear la actividad neuronal de macacos que participaban en una tarea de discriminación visual. Sus hallazgos mostraron una mejora significativa en el desempeño de la tarea después del sueño NREM, ya que los animales diferenciaban con mayor precisión las imágenes rotadas.
“Durante el sueño, observamos un aumento en la actividad de las ondas delta de baja frecuencia y una activación sincronizada entre neuronas en diferentes regiones corticales”, dijo en el comunicado de prensa la primera autora Natasha Kharas, ex investigadora del laboratorio de Dragoi y ahora residente en cirugía neurológica en Weill Cornell. “Sin embargo, después del sueño, la actividad neuronal se volvió más desincronizada en comparación con antes del sueño, lo que permitió que las neuronas se activaran de manera más independiente. Este cambio condujo a una mayor precisión en el procesamiento de la información y el rendimiento en las tareas visuales”.
Además, el estudio reveló que simular artificialmente los efectos neuronales del sueño mediante estimulación eléctrica de baja frecuencia de la corteza visual también mejoraba el rendimiento en las tareas. Esto sugiere que los beneficios cognitivos del sueño podrían reproducirse sin dormir realmente.
“Este hallazgo es significativo porque sugiere que algunos de los efectos restauradores y de mejora del rendimiento del sueño podrían lograrse sin la necesidad de dormir realmente”, añadió Dragoi. “La capacidad de reproducir la desincronización neuronal similar al sueño en un estado de vigilia abre nuevas posibilidades para mejorar el rendimiento cognitivo y perceptivo en situaciones en las que el sueño no es posible, como en el caso de personas con trastornos del sueño o en circunstancias atenuantes como la exploración espacial”.
La investigación exploró más a fondo el fenómeno a través de un modelo de red neuronal, que muestra el debilitamiento de las conexiones cerebrales tanto excitatorias como inhibidoras durante el sueño. Este debilitamiento asimétrico potencia la excitación neuronal, optimizando la función cerebral.
“Hemos descubierto una solución sorprendente que el cerebro emplea después del sueño, mediante la cual las poblaciones neuronales que participan en la tarea reducen su nivel de sincronía después del sueño a pesar de recibir entradas de sincronización durante el sueño mismo”, añadió Drago.
En última instancia, este estudio no sólo dilucida los mecanismos del sueño NREM, sino que también abre vías para terapias innovadoras de estimulación cerebral que podrían mejorar el rendimiento cognitivo independientemente del sueño.
Esta investigación marca un avance significativo en la neurociencia y promete futuras aplicaciones tanto en entornos médicos como de alto estrés, como la exploración espacial.