Cerebro dormido 2

Función Cerebral.
Libros de Investigación Y Ciencia.
1ªEdic. 1991, 2da. reimpresión 1995.

UNA VENTANA ABIERTA AL CEREBRO DORMIDO
Adrian R. Morrison
Junio de 1983
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[Presentación] El sueño REM, fase en la que se producen las ensoñaciones, sueIe ir acompañado de parálisis. La inhibición del bloqueo muscular en animales de experimentación permite investigar esos episodios

Suele considerarse el sueño un estado de completa relaJacion e inactividad. Sin embargo, al observar la actividad eléctrica desencadenada en el cerebro de un ser humano o un animal de experimentación dormidos, descubrimos que el sueño es un estado complejo y en absoluto quieto. Es más, la actividad eléctrica cerebral en la fase que se producen las ensonaciones -el sueño REM (del inglés "rapid eye movement", movimiento ocular rápido) se asemeja al estado de vigilia mucho más que cualquier otra fase del sueno. En el REM, los cambios transitorios del voltaje indican que el cerebro está despierto, y ello pese a que el contacto sensorial entre el animal y su entorno sufre una reduccion considerable. Sólo impide que el despertar neurológico del cerebro en el sueño REM se traduzca en movimiento fÝsico vigoroso la ausencia de actividad de los músculos del animal; lo que se manifiesta en una parálisis que persiste hasta finalizar el episodio REM.


¿Qué ocurriría si, eliminando tal parálisis, el cerebro activara las fibras musculares? Los trabajos efectuados en mi laboratorio de la Universidad de Pennsylvania, y en otros centros, aportan datos para elaborar la respuesta. La parte más primitiva es el tronco cerebral, situado entre la médula espinal y el resto del cerebro. Si provocamos pequeñas lesiones en el tronco cerebral del gato, el animal presenta las características eléctricas del sueño REM, pero se mueve con vigor. Las lesiones se practican en la región del tronco cerebral denominada protuberancia; la posición exacta de la lesión determina qué músculos quedan liberados de la parálisis.


La carencia de tono muscular durante el sueño REM parece, por tanto, directamente atribuible a la protuberancia. Los resultados de otros experimentos sugieren que las neuronas (células nerviosas) de la protuberancia afectan también a la locomoción, si bien indirectamente. En los episodios REM, una región de la protuberancia parece interferir con la acción de un "centro locomotor" que se extiende desde la protuberancia hasta un punto inferior del tronco cerebral. Esa interferencia impide que el centro locomotor active las redes nerviosas de la médula espinal responsables del movimiento recíproco (alternante) de los miembros. La actividad de la protuberancia conduce, por tanto, de dos maneras distintas a la inhibición del movimiento. Mi propio trabajo sugiere que ese eslabón que engarza el aumento de la actividad cerebral con la aparición de parálisis muscular actúa durante la vigilia y que quizá sea la causa de ciertos trastornos del sueño.

La transición de un estado de vigilia a otro de sueño comporta, en el animal, numerosos cambios fisiológicos y posturales; el efecto conjunto de esas alteraciones se traduce en un profundo cambio de estado. Gran parte de mi trabajo lo he realizado con gatos, y los cambios aquí descritos se referirán específicamente a ellos, pero la mayoría pueden aplicarse a otros mamíferos. Cuando un gato cae dormido, adopta la postura enroscada y relajada que todos hemos visto. Se le cierran los párpados y la membrana nictitante (el "tercer párpado") cubre parte del ojo, por debajo de aquéllos. Se reduce el número de fibras musculares en contracción y, por tanto, se rebaja el tono muscular. En la fase inicial del sueño desaparecen los movimientos oculares apreciables en el animal despierto. Se produce asimismo un gradual descenso de la temperatura cerebral, generalmente en una fracción de grado Celsius. Subyacen a esos cambios las alteraciones de la actividad neurológica que se desencadenan al iniciarse el sueño. La información más completa sobre la actividad eléctrica del cerebro nos la proporciona el electroencefalograma (EEG). Se trata de un registro de los continuos cambios del potencial eléctrico, medido entre electrodos fijados al craneo. Los rápidos cambios del potencial representan la suma de los cambios de voltaje que se dan en la membrana externa de un buen número de neuronas cerebrales.


En el EEG de un gato despierto se aprecian ondas con una amplitud bastante baja y una frecuencia bastante alta. Cuando el gato se enrosca y se dispone a dormir se observa un cambio notable. Las ondas de baja amplitud del estado de vigilia se reemplazan gradualmente por ondas de gran amplitud y baja frecuencia. La fase inicial del sueño ligero suele denominarse sueño de ondas lentas, precisamente por la existencia de ese patr6n de baja frecuencia en el EEG. A medida que entra en esa fase, se descubren cambios de la actividad electrica en áreas específicas de los cerebros superior e inferior; tales cambios se registran mediante la inserción de electrodos en las estructuras cerebrales adecuadas.


Durante muchos años se creyó que ese patrón de ondas lentas persistía en todo el sueño. Sin embargo, en 1953, Eugene Aserinsky y Nathaniel Kleitman, de la Universidad de Chicago, observaron en humanos intervalos de sueño en los que el registro EEG retornaba al patrón de alta frecuencia y baja amplitud de la vigilia. Tras el cambio, advertíase que los individuos movían con rapidez los ojos en distintas direcciones; [Pág. 131] de ahí que se denominara "movimiento ocular rápido" esa fase del sueño. Sabemos ahora que se presentan regularmente fases de sueño REM, alternándose con períodos, más largos, de sueño de ondas lentas. La localización temporal y la duración de esos episodios varían según las especies. Las fases REM ocurren, en los humanos, aproximadamente cada 90 minutos, y cerca de cada 25 minutos en los gatos. Los episodios duran varios minutos cada uno.


Aserinsky y Kleitman demostraron que el REM va asociado a las ensoñaciones, vívidas e intensas; pudieron comprobarlo despertando a sujetos experimentales inmediatamente despues de que acabara una de esas fases. La identificación del momento en que se produce la ensoñación constituyó uno de los puntos que suscitó mayor interés tras el descubrimiento de la fase REM. Trabajos posteriores han demostrado, sin embargo, que los aspectos fisiológicos del sueno REM no encierran un atractivo menor.


Además de la práctica concordancia de los patrones EEG en el sueño REM y en la vigilia, el ritmo de actividad de las neuronas de la mayoría de las subunidades del cerebro son bastante similares en ambos estados. Uno de los parecidos más estrechos se da en el hipocampo, que es, filogenéticamente, la porcion mas antigua de la corteza cerebral. A lo largo de gran parte del sueño REM y de la vigilia se presenta un patrón regular de ondas en el hipocampo, a un ritmo aproximado de siete por segundo. Ese patrón, el "ritmo theta", difiere absolutamente de la actividad del hipocampo en el sueño de ondas lentas, menos regular y con ondas picudas. Tambien es parecida la temperatura del cerebro: después de descender una fracción de grado en el sueño de ondas lentas, la temperatura cerebral aumenta súbitamente, hasta alcanzar el nivel de la vigilia, durante un episodio de sueño REM.


Muchas características del sueño REM guardan, pues, un señalado paralelismo con la vigilia y se apartan completamente de las características del sueno de ondas lentas. Es de subrayar que todos los signos mencionados antes corresponden a la activación de la formación reticular, o sistema activador reticular, situada en el centro del tronco cerebral. En 1949, Giuseppe Moruzzi y Horace W. Magoun, que trabajaban juntos en la Universidad del Noroeste, demostraron que ]a formación reticular era responsable del despertar. En los episodios REM, por tanto, el cerebro aparece fuertemente activado. Dada la yuxtaposici6n de descanso y actividad, el sueño REM se denomina, también, sueño paradójico.


La íntima conexión del REM con la vigilia se corroboró recientemente en un inesperado descubrimiento logrado en mi laboratorio. Uno de mis alumnos, Robert Bowker, trabajaba sobre las ondas eléctricas que aparecen "espontáneamente" (es decir, sin estimulación externa conocida) en el sueño REM. Esas ondas, breves y de gran amplitud, se denominan picos PGO, por referencia a las estructuras cerebrales donde se han estudiado: la protuberancia (de donde se supone que proceden)y dos partes del sistema visual, el cuerpo geniculado lateral y el córtex visual (la región mas occipital del córtex visual).


Se creía que los picos PGO aparecían únicamente durante el sueño REM, y que en escasas ocasiones se producían en el sueño de ondas lentas. Bowker golpeó sin querer el electroencefalógrafo mientras se grababa el sueño de ondas lentas de un gato. Casi inmediatamente apareció un pico PGO en el registro. El estudio subsiguiente demostró, que podían provocarse a voluntad picos PGO, tanto en el sueño REM como en el sueño de ondas lentas, mediante estímulos sonoros o táctiles. Se interpretaban, por tanto, los picos [pág. 132] PGO, considerados hasta entonces fenómenos eléctricos espontáneos limitados a la fase REM, como respuestas multisensoriales de alerta evocables en distintos estados cerebrales.


Tal conclusión indujo a Bowker a reexaminar las ondas denominadas PMO (potenciales de movimientos oculares), que aparecen en el estado de vigilia. El registro eléctrico de tales ondas es idéntico a los picos PGO, y se observan en las mismas estructuras cerebrales. Se atribuía la presencia de PMO al nivel de iluminación del entorno del gato, ya que esos potenciales no se habían observado en gatos despiertos encerrados en una estancia oscura. Se admitió que la interrelación entre los PMO y la iluminación del entorno constituía una razón significativa de discrepancia con respecto a los picos PGO.


Razonó Bowker que un gato encerrado en una habitación de registro a oscuras debía aburrirse bastante, y se le ocurrió despertar el interés del animal enviándole el aroma de un atún. No tardaron en producirse ondas PMO, que eran idénticas a los picos PGO. Igual resultado se logro emitiendo breves ráfagas de un sonido intenso; de lo que se deduce que tanto los picos PGO como las ondas PMO son formas particulares de una respuesta general de alerta. La respuesta se evoca, por estimulación, durante la vigilia, en el sueño de ondas lentas o en el REM. En éste, según parece, también puede darse espontáneamente la activación de esas mismas neuronas. Durante la fase REM el cerebro se activa hasta alcanzar un estado similar al de vigilia, aunque el contacto sensorial con el entorno sea muy pobre.


¿Qué protege de la lesión a un animal en sueño REM, cuyo sistema nervioso central está activo y alerta, aunque desconectado del entorno en gran parte? Precisamente en esas fases se inhibe la acción de las neuronas motoras de la médula espinal, que provocan la contracción muscular voluntaria. Los músculos se muestran atónicos, esto es, sin tono, y el animal queda paralizado. (Debe señalarse que parálisis y atonía no son sinónimos; la parálisis puede resultar de diversas afecciones. En todo caso, si los músculos pierden el tono, el animal queda paralizado.)



El grado de actividad de los músculos esqueléticos (o voluntarios) suele registrarse por medio de electrodos insertos en el cuello. Los músculos del cuello se cuentan entre los "antigravitatorios", responsables del mantenimiento de la postura erecta. Como se ha visto, cuando el gato entra en sueño ligero, baja el tono de sus músculos, pues se reduce el número de fibras activas en cada músculo. Cuando el animal entra en una fase de sueño REM, el registro del tono muscular es plano, lo que indica una falta absoluta de tono. Hay, sin embargo, descargas ocasionales de actividad muscular, que producen sacudidas en varias partes del cuerpo. En mi laboratorio hemos trabajado con gatos a los que se devolvía el tono durante el sueño REM por medio de lesiones practicadas en la protuberancia; destruíamos un pequeño volumen de tejido con un alambre caliente que introducíamos en el cerebro según unas coordenadas predeterminadas. Tras provocar la lesión, se observaba a veces una notable actividad, que arrancaba transcurrido un intervalo de ondas lentas, cuando el gato debía entrar en una fase REM con atonía. El animal levantaba la cabeza; estiraba el cuerpo, movía alternativamente los miembros e intentaba levantarse; algunos lo conseguían, otros incluso andaban. Los gatos que sufrían ciertas lesiones mostraban comportamientos habituales de la vigilia: exhibían gestos típicos de orientación hacia la presa, la buscaban y atacaban. Tales conductas raramente se dirigían hacia objetos del entorno.


Como he señalado, el tipo de actividad muscular que desarrollaba el gato en esos extraordinarios episodios dependía del tamaño y la posición de las lesiones cerebrales. Al examinar al microscopio óptico secciones cerebrales de un gato que sólo lograba sostenerse en sus patas delanteras se observaron lesiones pequeñas y simétricas en la parte más dorsal y superior de la protuberancia. En un gato que se apoyaba sobre las cuatro patas y caminaba se apreciaron lesiones mayores en una posición inferior y mas ventral. Un gato que exhibía una conducta agresiva, golpeando repetidamente el suelo, presentaba lesiones que se extendían hacia delante y penetraban en el mesencéfalo. La significación de esas ubicaciones se aclarará cuando examinemos las vías nerviosas implicadas en el sueño REM.


Varios detalles sugieren que esos movimientos constituyen, en efecto, un sueño REM sin atonía. El fenómeno fue identificado en primera instancia por Michel Jouvet y Francois Delorme, de la Universidad de Lyon. Como en el sueño REM ordinario, el EEG de los gatos que efectúan alguna actividad mientras duermen se parece al de la vigilia. La membrana nictitante cubre parcialmente el ojo y las pupilas se cierran dejando sólo un resquicio. En los registros obtenidos del hipocampo se aprecia el ritmo theta. Mi alumna Joan Hendricks sujetó gatos dormidos con un aparejo almohadillado y observó que los ejemplares lesionados efectuaban movimientos rápidos de los ojos, bigotes y dedos, propios del sueño REM; de haber estado libres, lo normal hubiera sido que iniciaran el repertorio de movimientos complejos. Comprobó que la temperatura cerebral se elevaba, como ocurre en la fase REM normal.


Hendricks demostró también que en el sueño REM sin atonía se daba asimismo una característica particularmente intrigante del sueño REM ordinario. Pier Luigi Parmiggiani y sus colegas, de la Universidad de Bolonia, habían demostrado que, durante el [Pág. 134] REM, los gatos perdían la capacidad de regular la temperatura corporal. En esa fase, los gatos parecen animales de sangre fría, como los peces, anfibios y reptiles. Hendricks comprobó que, en el REM sin atonía, los gatos no tiritaban ni erizaban el pelo en respuesta al frío, aunque los mismos ejemplares exhibían tales respuestas si estaban despiertos. Las lesiones de la protuberancia no restauran, por tanto, la capacidad de respuesta al frío.



Gran parte de mi trabajo lo he dedicado a esclarecer por qué las pequeñas lesiones de la protuberancia provocan la desaparición de la atonía del sueño REM y desencadenan movimientos elaborados muy similares a los del animal despierto. Nos hemos centrado en el estudio de la protuberancia porque, en 1962, al poco de comenzar su investigación sobre el sueño, Jouvet demostró que los gatos que carecían de la parte de cerebro que queda por delante de la protuberancia mostraban períodos de atonía y movimientos oculares rápidos idénticos a los característicos del sueño REM. En el curso de mis trabajos he llegado a la conclusión de que existen al menos dos sistemas nucleares separados que actúan en el sueño REM sin atonía. Uno es responsable de la liberación del tono muscular, el otro, de la liberación de la conducción motora, un impulso generalizado hacia la locomoción.


El primer sistema parece ser el más simple. Se sabe que en el sueño REM actúa un centro inhibidor del bulbo raquídeo. (La acción de las neuronas puede ser excitadora o inhibidora. Las áreas inhibidoras reducen la excitabilidad de las neuronas diana.) En el REM, el centro inhibidor del bulbo raquídeo bloquea las neuronas de la médula espinal que activan los músculos esqueléticos.


Si el centro inhibidor del bulbo estuviera, a su vez, bajo el control excitador de una red de células nerviosas de la protuberancia, la lesión de ésta destruiría las conexiones excitadoras; la acción del centro inhibidor del bulbo quedaría interrumpida y los músculos esqueléticos retendrían el tono durante el sueño REM. La posición de las lesiones determinaría el alcance de la liberación del tono y, por tanto, qué músculos podría emplear el gato.


Esta hipótesis ha recibido el apoyo de los resultados logrados por Jouvet y sus colegas en Lyon, quienes han demostrado que en un área situada en posición dorsal, junto a la zona de la protuberancia donde provocamos las lesiones, se origina un tracto de fibras nerviosas. El tracto conduce directamente al área inhibidora del bulbo. Hemos provocado lesiones en el origen y en el curso del tracto, lo que produce gatos que mantienen cierto tono en los músculos del cuello durante el sueño REM, si bien sólo pueden levantar ligeramente la cabeza. Ello sugiere que para liberar completamente el tono han de dañarse otras neuronas, probablemente de la formación reticular.


Los datos experimentales parecen confirmar, por tanto, que bajo la atonía del sueño REM subyace una conexión directa entre la protuberancia, el centro inhibidor del bulbo y los músculos esqueléticos. Puesto que, como se sabe, el sueño REM esta asociado en los humanos con intensas ensoñaciones, sería tentador concluir que rompiendo esa conexión, asistiríamos a la representación de sus sueños por parte de un animal. Además de las dificultades inherentes a la atribución de estados mentales complejos a otras especies, existen buenas razones para suponer que no se acaban ahí los procesos desencadenados durante un episodio de sueño REM sin atonía.


Las funciones del cerebro las desempeñan estructuras anatómicas estrechamente interconectadas. Sería poco razonable suponer que la lesión de un área central del tronco cerebral comportara sólo la destrucción de estructuras inhibidoras de las neuronas motoras. Tenemos datos que prueban que las lesiones de la protuberancia afectan a otros sistemas inhibidores del bulbo raquídeo.



Las pruebas de mayor peso conciernen a la actividad locomotora de

gatos lesionados y despiertos. No muestran éstos un aumento anormal del tono muscular durante el sueño de ondas lentas o durante la vigilia. El único efecto sobre el tono se registra durante el sueño REM. No obstante, los gatos parecen más activos que antes de sufrir las lesiones. Cuando se les deja sueltos por el laboratorio se muestran molestos e inquietos, corren de un lado para otro, investigando objetos sin interés.


Para confirmar la presunta existencia de una actividad motora inusual realizamos algunos experimentos. Efectuamos los ensayos con gatos, antes y después de provocarles las lesiones. Los introducíamos en una habitación que tenía el suelo escaqueado. El número de escaques que recorría el gato en un período de 30 minutos servia de medida de la actividad motora. Todos los gatos que tenían sueño REM sin atonía mostraban también un aumento de actividad tras la lesión. Los crecimientos se situaban entre el 30 y el 261 por ciento, y todos eran estadísticamente significativos. Tales datos me Ilevaron a concluir que las lesiones de la protuberancia afectaban a la fuente de la conducción motora generalizada. Se trata, probablemente, de un sistema anatómico diferente del que afecta al tono muscular, puesto que, cuando los animales estaban despiertos, su tono muscular [Pág. 135] no manifestaba influencia alguna de las lesiones.


Nuestros trabajos nos permiten esbozar ya un cuadro de cómo podría funcionar el segundo sistema de inhibición durante el sueño. Mi hipótesis de la actuación del sistema se apoya en las investigaciones sobre el control nervioso de la locomoción. Se ha demostrado que la región del tronco cerebral por la que nos interesamos puede regular la locomoción sin que intervengan centros cerebrales superiores. En tal regulación se hallan implicadas tres estructuras. Un "generador de locomoción" de la médula, compuesto por neuronas que controlan y coordinan el movimiento recíproco de los miembros en la marcha y la carrera, y que, a su vez, está bajo el control excitador de una segunda estructura: "un centro locomotor" del tronco cerebral. Si se estimula el centro locomotor, éste incita al generador locomotor. La tercera estructura es una región de control de la protuberancia, conectada al centro locomotor por un enlace inhibidor. Al activarse esta región, se suprime la actividad del centro locomotor. Así, en el sueno REM, la protuberancia suprimiría indirectamente la actividad motora y el tono muscular; la lesión de la protuberancia liberaría los músculos locomotores.


La existencia del centro locomotor del tronco cerebral y del generador de locomoción espinal ha sido postulada por numerosos autores, pero se desconoce aún su organización anatómica. La primera prueba de su existencia la recabaron M. L. Shik, F. V. Severin y G. N. Orlovskii, de la Universidad estatal de Moscú; sus resultados los han corroborado otros autores. Shik y sus colegas han demostrado que la aplicación de una corriente eléctrica a un sistema neuronal que parte del núcleo cuneiforme, ubicado en la región caudal del mesencéfalo, puede provocar, en gatos descerebrados, la reacción de caminar, y aún trotar o galopar, sobre un cilindro rodante. Sospecho que es ese centro el que la lesión de la protuberancia libera de su inhibición.


Los recientes trabajos de Shigemi Mori y sus colaboradores, de la Facultad de Medicina de Ashikawa, apoyan la existencia del centro locomotor y sugieren cuál podría ser la conexión del centro con la protuberancia. Estos autores han observado que los tractos capaces de inducir el movimiento en gatos descerebrados parten del mesencéfalo hacia el exterior del tronco cerebral, en forma de un par de tractos delgados que atraviesan, por los laterales, la protuberancia y el bulbo. Han demostrado, además, que en la parte central del tronco cerebral existen áreas capaces de facilitar o inhibir el funcionamiento locomotor.


Que el centro locomotor se excite o inhiba dependerá de la estimulación de un área concreta. La estimulación eléctrica de la zona facilitadora más ventral induce movimientos en las patas traseras del animal sin la estimulación directa del propio centro locomotor. La estimulación más dorsal reduce el tono muscular e inhibe la locomoción. Las zonas facilitadoras e inhibidoras descubiertas por Mori y sus colegas están cerca de la línea media del tronco cerebral y próximas a las regiones de la protuberancia donde hemos provocado las lesiones en nuestros experimentos. Se esclarecen así las conexiones entre la protuberancia y el supuesto centro locomotor.


Hay que considerar tales hallazgos a la hora de interpretar los efectos de las lesiones causadas en la protuberancia. Por ejemplo, en el gato mencionado antes, que era capaz de tenerse en pie y caminar, la lesión interrumpía todo el efecto de la zona inhibidora de la línea media sobre el centro locomotor. En el gato capaz de apoyarse sólo sobre las patas delanteras, la lesión no lograba bloquear por entero el efecto inhibidor de la línea media. Mi colaboradora Graziella Mann y yo mismo hemos encontrado recientemente que la gravedad del daño de la zona inhibidora del gato capaz de levantarse sólo sobre las patas delanteras le permite caminar sobre sus cuatro extremidad s durante el sueño REM sin atonía. Mas las supuestas conexiones anatómicas en la protuberancia, y entre el centro locomotor y el generador espinal, continúan moviéndose en el terreno de la hipótesis. Debe aún profundizarse en el estudio de esta cuestión. En los gatos que muestran una conducta agresiva se presentan [Pág. 136] otras complicaciones. Tienen dañadas las vías neuronales que descienden del cerebro, que, como se sabe, afectan al control de la agresión en la vigilia.

No hay que esperar, sin embargo, que el total esclarecimiento de las conexiones anatómicas específicas conlleve la comprensión del proceso de control de los músculos durante el sueño REM Quizás operen mecanismos más sutiles que los estudiados hasta ahora. Rene Drucker-Colin, de la Universidad de México, y sus alumnos Gloria Arankowsky y Raúl Aguilar, como también nuestro grupo, han demostrado recientemente que las descargas neuronales de alta frecuencia que se producen en muchas regiones del cerebro durante el sueño REM son necesarias para la liberación de la actividad durante el REM sin atonía.


La administración de cloranfenicol, un antibiótico común, a dosis comparables a las empleadas en el tratamiento de infecciones bacterianas, provoca la reaparición de la atonía en gatos con lesiones en la protuberancia que, de otro modo, mostrarían episodios de movimiento en el sueño REM. Los gatos se comportan con normalidad cuando están despiertos. Drucker-Colin había demostrado con anterioridad que el cloranfenicol reducía el ritmo de disparo de las neuronas de la formación reticular. No se conoce el mecanismo que induce la reducción de la actividad neuronal. Se sabe, eso si, que el cloranfenicol inhibe la síntesis proteica: quizás ese efecto explique la reducción del ritmo de disparo de las neuronas. Cualquiera que sea el mecanismo de acción de la droga, tras su administración los gatos lesionados no parecen gozar de impulso motor suficiente para generar la compleja actividad que, de otra forma, exhibiría el sueño REM.



Los trabajos efectuados hasta ahora sobre el sueño REM sin atonía señalan la existencia de un eslabón entre el estado de despertar de la fase REM y la reducción de la actividad motora coordinada. Obviamente, el organismo se beneficia de un mecanismo que impide el movimiento cuando el cerebro es muy activo, pero poco receptivo a la estimulación externa. No se precisan, sin embargo, argumentos teleológicos para explicar la existencia de conexiones entre la reacción de despertar del cerebro y la inhibición motora. Tales conexiones podrían existir aún en vigilia.


Al enfrentarse a un estímulo inesperado, las personas y los animales suelen vacilar antes de actuar. La mayoría habrá experimentado un momento de duda o incluso una sensación de debilidad en las rodillas al pasar junto a ellos un automóvil a gran velocidad. Dicha inhibición motora de la marcha es generalmente efímera. Sin embargo, sugiere que aún en la vigilia hay una conexión entre las respuestas momentáneas de alerta y la reducción de la actividad motora.


La investigación de ese eslabón podría tener, al menos, una consecuencia clínica importante. La enfermedad llamada narcolepsia se caracteriza por pasos súbitos e impredecibles, de la vigilia, directamente al sueño REM, o de la vigilia a la parálisis sin perdida de la conciencia. Curiosamente, los estímulos fuertes, como los que acompañan a la ira, risa, sorpresa o la relación sexual, son las causas más comunes de las crisis narcolépticas. Puede que en quienes padecen narcolepsia el umbral que separa la vigilia de la inhibición motora sea demasiado bajo. Un estímulo común podría así conducir a la atonía o al sueño REM en situaciones inadecuadas.


Además de sus posibles aplicaciones clínicas, la investigación del sueño REM sin atonía probablemente nos informe de la naturaleza misma de la fase REM. Ha contribuido ya a esclarecer un problema fundamental. Como hemos visto, en la mayoría de las regiones del cerebro las neuronas siguen el mismo patrón en la transición del estado de vigilia al estado de sueño. Hay un descenso del ritmo de actividad entre la vigilia y el sueño lento y luego un aumento al iniciarse un episodio del sueño REM. Entre las neuronas que muestran una conducta diferente se cuentan las de la protuberancia conocida por núcleo dorsal del rafe. Esas células utilizan el transmisor serotonina para modificar la actividad de las neuronas a las que están conectadas. Su ritmo de disparo pasa de dos impulsos por segundo en vigilia a casi cero en el sueño REM, después de atravesar un nivel intermedio en el sueño de ondas lentas.


Se había sugerido que la inactividad de las neuronas del núcleo dorsal del rafe constituía una característica fundamental del sueño REM. De hecho, se había especulado con que el descenso de su actividad provocaba el comienzo del sueño REM. Para contrastar estas hipótesis me puse en comunicación con Barry L. Jacobs y Michael Trulson, de la Universidad de Princeton, quienes habían estudiado a fondo la actividad de las neuronas del rafe dorsal en el estado de vigilia y en el sueño normal. Al registrar la actividad de esas células en el sueño REM sin atonía, los resultados nos sorprendieron. En los gatos con lesiones en la protuberancia, las neuronas del núcleo del rafe, en lugar de cesar la actividad, la aumentaban después del sueño de ondas lentas. El incremento situaba la frecuencia de disparo en un impulso por segundo, esto es, no alcanzaba el nivel de vigilia; sin embargo, ese valor era unas seis veces superior al del sueño REM normal.



Existen, al menos, dos explicaciones plausibles de ese inesperado descubrimiento. De acuerdo con la primera, la actividad muscular del sueño REM sin atonía provoca el retorno de información a la protuberancia para que se exciten las neuronas del núcleo dorsal del rafe. La segunda explicación razona que las lesiones de la protuberancia afectan a un mecanismo motor más central, que normalmente inhibe las neuronas del rafe en el sueño REM. La primera hipótesis depende del envío [Pág. 138] de impulsos de la periferia del sistema nervioso a sus centros, mientras que la segunda se apoya tan sólo en fenómenos cerebrales.


En la comprobación de las hipótesis, Jacobs y sus ayudantes emplearon dos drogas, Por un lado, succinilcolina, una droga químicamente muy afín al curare, que actúa en la unión entre una neurona motora y la célula muscular que inerva Al interrumpir la conexión, la droga induce una parálisis temporal. Cuando se inyectó succinilcolina a gatos normales despiertos, las neuronas del rafe no modificaban su actividad. La neuronas del rafe podían mantener, pues, la actividad en la vigilia con parálisis y en el sueño REM sin atonía y, por tanto, sin parálisis. Puesto que las neuronas del rafe se mostraban activas en animales paralizados en vigilia, concluimos que las neuronas del núcleo del rafe no recibían el estímulo, en el sueno REM sin atonía, de información [Pág. 139] transmitida desde la periferia, resultante de una actividad muscular vigorosa.


La segunda droga, el carbacol, causa parálisis al afectar directamente al mecanismo responsable de la atonía descrito antes. La inyección de carbacol silenció las neuronas del rafe casi por completo. Más que una parte fundamental del sueño REM, o un elemento del mecanismo que induce un episodio de sueño REM, la inactividad de las neuronas del rafe dorsal semeja, pues, un fenómeno secundario. Parece guardar relación con la inhibición motora central del sueño REM, que puede invertirse por lesión de la protuberancia. Mi ayudante Peter Reiner ha abordado el estudio del otro grupo de células nerviosas cuya actividad se suspende en el sueño REM; se encuentran cerca del lugar donde practicamos nosotros las lesiones y emplean noradrenalina como transmisor. Los primeros resultados obtenidos por Reiner sugieren que la inactividad de esas células guarda también relación con la inhibición motora.


Mediante técnicas experimentales que nos permiten separar la actividad cerebral de la parálisis muscular asociada al sueño profundo estamos recogiendo información sobre lo que es fundamental en el sueño REM y lo que es un efecto colateral de uno de esos episodios. La aceptación de las hipótesis en boga sobre la parálisis en el sueño REM requerirá, sin duda, un gran esfuerzo investigador, en particular la idea, adelantada antes, de la existencia de vías separadas para la inhibición del tono muscular y de la conducción motora, así como la hipótesis de que el segundo trayecto sigue activo en la vigilia.


Sean o no acertadas esas ideas, el sueño REM sin atonía permanecerá como valiosa técnica experimental. Por añadidura, separar lo esencial de lo secundario en esa fase podría dotarnos de un medio de estudio de conductas complejas, tal la agresión, que suelen producirse en respuesta a estímulos externos, aunque en el sueño REM podrían generarse con independencia del entorno del animal. Además, y dadas las similitudes entre la vigilia y el sueño REM, la comparación de ambos estados siempre será de interés. En los movimientos que ejecuta un animal despierto tenemos una conducta correlacionada con su estado interior. Nos faltaba una correlación similar para el sueño REM; el sueño REM sin atonía nos la proporciona, siendo, en cierto sentido, una ventana abierta al cerebro dormido.

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[CUANDO LAS HIPÓTESIS Y LOS HECHOS NO COINCIDEN]

Se habÍa sugerido que la inactividad de las neuronas del núcleo dorsal del rafe constituia una caracterÍstica fundamental del sueño REM. De hecho, se habÍa especulado con que el descenso de su actividad provocaba el comienzo del sueño REM. Para contrastar estas hipótesis me puse en comunicación con Barry L. Jacobs y Michael Trulson, de la Universidad de Princeton, quienes habÍan estudiado a fondo la actividad de las neuronas del rafe dorsal en el estado de vigília y en el sueÑio normal. Al registrar la actividad de esas cÉlulas en el sueño REM sin atonÍa, los resultados nos sorprendieron. En los gatos con lesiones en la protuberancia, las neuronas del núcleo del rafe, en lugar de cesar la actividad, la aumentaban despuÉs del sueño de ondas lentas. El incremento situaba la frecuencia de disparo en un impulso por segundo, esto es, no alcanzaba el nivel de vigilia; sin embargo, ese valor era unas seis veces superior al del sueño REM normal.

Existen, al menos, dos explicaciones plausibles de ese inesperado descubrimiento.
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