Todos los animales duermen, pero a pesar de muchos años de investigaciones e infinidad de estudios, las neurocientíficos todavía no tienen una respuesta clara de porqué es tan necesario dormir. Ahora un nuevo estudio revela que el dormir es un estado tan fundamental para las neuronas, que incluso un cultivo de células cerebrales crecido en una placa petri "duerme".

Un grupo de científicos suizos liderados por Valerie Hinard cultivaron neuronas corticales de ratón en placas de petri equipadas con arrays de electrodos. De esta manera pudieron recoger la actividad eléctrica producida por el cultivo "cerebral". En el mismo estudio, también se analizó la expresión genética de las neuronas del cultivo, y compararon estos datos con los obtenidos en cerebros de ratones reales.

Los resultados de la actividad eléctrica de las células mostraron que en principio estas se "disparaban" al azar, sin ningún patrón; pero después de diez días, los cultivos celulares entraron en un estado de actividad sincronizada periódica, con la totalidad de las células de la población activándose juntas en ciclos lentos -con una frecuencia de un ciclo cada 5-15 segundos. Esta frecuencia es extremadamente baja, de hecho, las "ondas lentas" características de un ciclo de sueño animal son sobre 30 veces más rápidas (el sueño de ondas lentas), aunque según los autores, este tipo de ondas ultra lentas también son vistas en los ciclos de sueño.

En este estado, el cultivo de neuronas puede ser "despertado" si se les añade una mezcla de neurotransmisores. Esta acción pone fin al ciclo de ondas ultra lentas, las cuales se vuelven a activar al azar. Pero después de 24 horas el cultivo celular vuelve a estar coordinado y en fase de "sueño". Las diferencias entre estos dos estados no solo es la frecuencia y coordinación de la activación, si no también en la expresión génica. los autores encontraron que los cambios entre la expresión génica de los estados "dormido" y "despierto" de las células en cultivo correlacionaban significativamente con los cambios observados en ratones reales privados de sueño.

Y por último -y quizá este sea el hallazgo más importante- los autores compararon la bioquímica de las placas de cultivo que habían sido sometidas a "privación de sueño" con las que habían "dormido". En este análisis se encontraron algunos cambios importantes, el más destacable de ellos fue el incremento significativo en los niveles de lisolípidos en el cultivo mantenido "sin dormir".

Los lisolípidos son productos de degradación de los fosfolípidos, los cuales son los principales componentes de las membranas celulares de todas las células. Cuando están presentes, los lisolípidos pueden actuar como "detergentes", desestabilizando la estructura de la membrana, lo que afecta seriamente a la función celular.

Si extrapolamos estos resultados a un organismo vivo, sugieren que al dormir las neuronas impedirían la formación de estos lisolípidos, lo que les permitiría seguir con una función normal. ( Y por otra parte, la privación de sueño provocaría una acumulación de estos compuestos "dañinos"; quizá sea por esto que cuando no dormimos estamos "más lentos".)

De confirmarse esta hipótesis, significaría que la función del sueño es una función biológica fundamental, primitiva e intrínseca a cualquier red neuronal, bien sea un cerebro humano, de ratón, de golondrina, o incluso una red formada por la siembra al azar de neuronas en una placa de cultivo...

El próximo y obligado paso será realizar este estudio con neuronas humanas, y de confirmarse, se habrá dado un paso de gigante para la comprensión del sueño y de paso, de un gran número de enfermedades relacionadas con él. Gran estudio.

Referencia
Hinard V, Mikhail C, Pradervand S, Curie T, Houtkooper RH, Auwerx J, Franken P, & Tafti M (2012). Key electrophysiological, molecular, and metabolic signatures of sleep and wakefulness revealed in primary cortical cultures. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 32 (36), 12506-17 PMID: 22956841

Julio Rodríguez
Julio Rodríguez

Científico, biólogo, doctor en medicina molecular, psicólogo, escritor y divulgador. Diagnóstico genético en Fundación Pública Galega de Medicina Xenómica (FPGMX). Investigador en genética de trastornos psiquiátricos en la Fundación Instituto de Investigación Sanitaria (FIDIS) y la Universidad de Santiago de Compostela (USC). Trabajé un tiempo en la Universidad de Oxford y en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de Madrid. (Perfil científico)

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