18 - LM Zieher, LR Guelman - Febrero 2003

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Neurofisiología y neuropsicología del sueño y la actividad onírica

18 - LM Zieher, LR Guelman - Febrero

Neurofisiología y neuropsicología del sueño y la actividad onírica Resumen En una noche normal un individuo pasa por distintas etapas de sueño: 4 estadíos NREM y luego el estadío REM. Estos estadíos se van alternando y conforman ciclos que duran aproximadamente 90 minutos. El sueño REM es un estado caracterizado por una actividad cortical rápida con atonía muscular y movimientos oculares rápidos, cuya conducta asociada a la activación cerebral es la actividad onírica. En esta etapa, la inhibición aminérgica se apaga y la excitabilidad colinérgica es máxima, mientras que otros outputs son inhibidos. Durante la vigilia, el sistema aminérgico pontino está tónicamente activado e inhibe al sistema colinérgico. En esta etapa, la actividad orexinérgica excita las neuronas noradrenérgicas, histaminérgicas y serotonérgicas, dando lugar a una gran actividad cortical y estado de alerta. Durante el sueño NREM, la inhibición aminérgica se va desvaneciendo y la excitación colinérgica se va incrementando. Hay una menor actividad de la mayoría de los aferentes subcorticales. Estudios conductuales y electrofisiológicos revelaron que el sueño juega un rol en el almacenamiento de la memoria a largo plazo, con una significativa importancia en los fenómenos de plasticidad neuronal, incluyendo la adquisición, consolidación y recuperación de la memoria. También el perfeccionamiento de las destrezas motoras que un individuo realiza durante el día continúa durante el sueño, demostrando su importancia en la consolidación de dichas destrezas. La experiencia de los sueños en el período REM conforma un estado fisiológico del cerebro que comparte tanto los substratos fisiológicos como las experiencias psicológicas de condiciones psicopatológicas como la esquizofrenia, donde la hiperactivación límbica se combina con hipoactivación frontal. Palabras Clave Sueño REM/NREM • Área preóptica ventrolateral • Neuronas REM-off y REM-on • Orexinas • Teoría activación-síntesis DRA. LAURA R. GUELMAN (*) Y PROF. DR. LUIS M. ZIEHER (**) (*) Dra. Laura R. Guelman: Doctora de la Universidad de Buenos Aires. Jefa de Trabajos Prácticos, 1ª Cátedra de Farmacología, Facultad de Medicina, UBA., Investigadora del CONICET, Miembro del Grupo Universitario de Neuropsicofarmacología, 1ª Cátedra de Farmacología, UBA. (**) Dr. Luis M. Zieher: Director del Grupo Universitario de Neuropsicofarmacologia. Profesor titular 1ª Cátedra de Farmacología, Facultad de Medicina, UBA. Investigador principal del CONICET. Neurofisiología celular del sueño REM y NREM LOS DOS ESTADOS DEL SUEÑO: ONDAS LENTAS (NREM) Y REM Cuando comienza el proceso de sueño, el cerebro se desactiva y se pierde la conexión con el mundo exterior. El umbral para el alerta (arousal) aumenta en proporción al grado de enlentecimiento de las ondas del electroencefalograma (EEG) y cuando el sueño se hace más profundo, el despertar es más difícil, incompleto y breve. En el EEG se pueden observar distintos ritmos, cada uno con distintos tipos de ondas, que se generan durante las distintas etapas del sueño y durante la vigilia: • Beta: más rápidos, típicos de la corteza activada (estado de vigilia y estadíos en los cuales se sueña). • Alfa: más lentos, estados tranquilos de vigilia. • Theta: más lentos, ocurren durante algunos estadíos del sueño. • Delta: muy lentos, característicos del sueño profundo (sueño profundo, estadío en el cual no se sueña y también típico del estado de coma). En una noche normal, un individuo pasa por distintas etapas de sueño: 4 estadíos NREM y luego el estadío REM. Los estadíos se van alternando y conforman ciclos que duran aproximadamente 90 minutos en los cuales, al avanzar la noche, se hace más predominante la proporción de sueño REM (por ejemplo, al inicio de la noche el sueño REM dura 10 minutos y al final de la noche puede durar 50 minutos). El sueño REM es un estado caracterizado por una actividad cortical rápida con atonía muscular y movimientos oculares rápidos, cuya conducta asociada a la activación cerebral es la actividad onírica. Durante esta etapa las neuronas de la corteza motora descargan rápidamente y generan patrones motores que tratan de mover el cuerpo pero sólo lo logran con los músculos de los ojos, el oído interno y los esenciales para la respiración. Se cree que el aumento de descarga de las neuronas colinérgicas pontinas es el mecanismo que induce el sueño REM. Las mismas neuronas que controlan las fases del sueño son las que activamente inhiben las neuronas motoras, previniendo que la actividad motora descendente se exprese como movimiento real. No se sabe porqué se inicia el sueño NREM, pero se observa una disminución general en las tasas de descarga de la mayoría de las neuronas modulatorias del tallo cerebral (NA, 5-HT y Ach). El sueño NREM está caracterizado por ondas delta lentas, en particular en sus estadíos 3 y 4. MECANISMO NEURAL DE LA ALTERNANCIA REM/NREM La alternancia “ultradiana” (ciclos menores de 24 horas) REM/NREM se produce por interacción de las neuronas aminérgicas y colinérgicas de la unión mesopontina: las células REM-on (generadoras del sueño REM) de la formación reticular pontina son excitadas postsinápticamente por acetilcolina (Ach) y pueden ser, a su vez, colinérgicas excitatorias en sus terminales sinápticos; las células REM-off (que apagan el sueño REM) son noradrenérgicas o serotonérgicas inhibitorias. Durante la vigilia, el sistema aminérgico pontino está tónicamente activado e inhibe al sistema colinérgico. Durante el sueño NREM, la inhibición aminérgica se va desvaneciendo y la excitación colinérgica se va incrementando. Cuando comienza el sueño REM, la inhibición aminérgica se apaga y la excitabilidad colinérgica es máxima, mientras que otros outputs son inhibidos. Las células REM-on mesopontinas incrementan sus descargas (firing) antes de la iniciación del sueño REM, generando sueño REM. La inhibición de las neuronas noradrenérgicas del locus coeruleus (LC) y serotonérgicas del núcleo del rafe (DR) por parte del GABA contribuye a la liberación de las células REM-on de la supresión aminérgica. Si bien el modelo original tendería a indicar que la liberación de Ach es baja durante la vigilia y alta en el sueño REM, corresponde aclarar que la Ach es el neurotransmisor del cerebro activado y es incrementado por igual durante la vigilia como en el sueño REM. Las neuronas noradrenérgicas del LC, las serotonérgicas del núcleo del rafe y las histaminérgicas del núcleo túberomamilar (TMN) llamadas células REM-off, descargan rápidamente durante la vigilia, lentamente durante el sueño de onda lenta y muy poco durante el sueño REM. Cada una de estas estructuras proyecta a un conjunto de blancos en el cerebro anterior y su descarga estimula el alerta cortical. La actividad de estos grupos de neuronas monoaminérgicas es una de las características que distinguen la vigilia del sueño REM. Las neuronas NA del LC descargan constantemente durante la vigilia. Además de proyectar al cerebro anterior, mandan proyecciones inhibitorias a neuronas REM-on colinérgicas en el núcleo pedunculopontino tegmental (PPT) y el núcleo laterodorsal tegmental (LDT). En resumen: 1) Neurotransmisores que aumentan la descarga de las neuronas REM-on: acetilcolina, aminoácidos excitatorios. 2) Neurotransmisores que suprimen la descarga de las neuronas REM-on: interacciones inhibitorias noradrenérgicas, serotonérgicas y colinérgicas (autoreceptores). Los efectos colinérgicos sobre neuronas aminérgicas son excitatorios como propone el modelo original de las interacciones recíprocas y también operan ejerciendo influencias presinápticas sobre circuitos TABLA 1 Vigilia NREM REM Se descarga NA y 5-HT inhibitorias, por no haber inhibición GABAérgica proveniente del VLPO y por estimulación orexinérgica La NA inhibe a las neuronas colinérgicas pontinas (PPT y LDT) para que no descarguen Ach. Se descarga histamina por estimulación orexinérgica Se descarga orexina Se descarga menos NA, 5-HT e histamina Se acentúa la descarga de Ach No se descarga NA, 5-HT (por inhibición GABAérgica desde el VLPO) Se deshinibe el sistema colinérgico y aumenta la descarga de Ach No se descarga histamina No se descarga orexina PSICOFARMACOLOGÍA // 5

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