La hipótesis de activación-síntesis , propuesta por los psiquiatras de la Universidad de Harvard John Allan Hobson y Robert McCarley , es una teoría neurobiológica de los sueños publicada por primera vez en el American Journal of Psychiatry en diciembre de 1977. Se observaron las diferencias en la actividad neuronal del tronco encefálico durante la vigilia y el sueño REM , y la hipótesis propone que los sueños resultan de la activación cerebral durante el sueño REM. [1] Desde entonces, la hipótesis ha experimentado una evolución a medida que la tecnología y el equipo experimental se han vuelto más precisos. Actualmente, se utiliza un modelo tridimensional llamado Modelo AIM, descrito a continuación, para determinar los diferentes estados del cerebro a lo largo del día y la noche. El Modelo AIM introduce una nueva hipótesis de que la conciencia primaria es un bloque de construcción importante sobre el que se construye la conciencia secundaria . [1]
Con el avance de la tecnología de imágenes cerebrales , el ciclo sueño-vigilia se puede estudiar como nunca antes. El cerebro se puede cuantificar objetivamente e identificar como estando en uno de tres estados: despierto , sueño REM y sueño NREM debido a estos métodos avanzados de medición. Se ha demostrado que la desactivación global del cerebro del estado de vigilia al sueño NREM ocurre, y una reactivación posterior durante el sueño REM, en un grado mayor que durante la vigilia. [1] La conciencia y sus subestados, conciencia primaria y conciencia secundaria , juegan un papel en la identificación del estado del cerebro. La conciencia primaria es la simple conciencia de la percepción y la emoción ; es decir, la conciencia del mundo a través de información avanzada de coordinación visual y motora que recibe su cerebro. [1] La conciencia secundaria es un estado avanzado que incluye tanto la conciencia primaria como el análisis abstracto, o pensamiento, y los componentes metacognitivos , o la conciencia de ser consciente. [1] La mayoría de los animales muestran algunas etapas de conciencia primaria, pero solo se ha demostrado experimentalmente que los humanos experimentan conciencia secundaria. El ciclo de vigilia-sueño NREM-sueño REM es esencial para la salud mental de los mamíferos. Se ha demostrado mediante experimentos que los animales sometidos a la incapacidad de entrar en el sueño REM muestran un intento inmediato de entrar rápidamente en las fases REM y efectos a largo plazo en la coordinación motora y los hábitos motores habituales, que finalmente conducen a la muerte del animal. También se ha demostrado que los animales homeotérmicos podrían necesitar dormir para mantener el peso y la temperatura corporales.
La conciencia de vigilia es la conciencia del mundo, de nuestro cuerpo y de nosotros mismos. [1] Esto incluye que los humanos experimenten la conciencia de ser conscientes de nosotros mismos, una capacidad intrínseca a los humanos. Es la capacidad de mirarse en un espejo y saber que te estás mirando a ti mismo, y no solo a otro ser humano. La vigilia permite la distinción entre tareas y estados cerebrales predeterminados, y también distingue entre procesamiento de fondo y procesamiento en primer plano. [2] Estar despierto permite a la persona no solo ser consciente de sí misma y del mundo, sino también tener una coordinación motora consciente y comprender la diferencia entre necesidad y deseo que proviene de la conciencia secundaria.
Existe una diferencia entre estar simplemente dormido y estar en un estado mental llamado soñar. Dormir puede describirse como la falta de conciencia del mundo exterior, lo que significa que grandes porciones del cerebro que reciben e interpretan señales se desactivan durante este tiempo, mientras que soñar es un estado específico del sueño en el que se ha demostrado que se produce una mayor actividad cerebral, [1] teorizando que la conciencia primaria podría estar activa durante el sueño. De hecho, durante los sueños somos conscientes de nuestro entorno y, con toda seguridad, tenemos una cierta percepción y emoción a lo largo del sueño, lo que sugiere que al menos una parte de la conciencia primaria se activa durante el sueño.
Un sueño tiene todas las características de la conciencia primaria, pero se produce en el cerebro sin estimulación externa. A diferencia del estado de vigilia, el cerebro no puede reconocer su propia condición; que está en medio del sueño y no es lo mismo que el mundo real. [1] El cerebro tiene un estado de conciencia primaria unidireccional durante el sueño, que le permite alcanzar una mayor percepción y conciencia de un único escenario a partir de imágenes y sueños. [1] Esto se llama conciencia onírica.
Las cuatro etapas del sueño se han identificado de la siguiente manera: etapa de inicio del sueño I, etapa de la noche II y etapas de sueño profundo III y IV. Las etapas de sueño profundo III y IV ocurren durante la primera mitad de la noche, mientras que las etapas más ligeras I y II ocurren durante la segunda mitad. Durante las mediciones estándar de laboratorio del sueño, los estados de sueño y vigilia tienen una manifestación conductual , poligráfica y psicológica dentro del tronco encefálico pontino . Estos estados están regulados por una relación recíproca entre dos tipos de células neuronales, células inhibidoras aminérgicas como la serotonina y la noradrenalina y células excitadoras colinérgicas como la acetilcolina . Los cambios en las etapas del sueño ocurren cuando las curvas de actividad de estas neuronas se cruzan. La etapa I del sueño REM es un estado del sueño justo por encima y más estrechamente vinculado a la etapa de inicio del sueño I.
El sueño NREM puede describirse como las etapas del sueño en las que se observa una disminución importante de la actividad cerebral. Existen cuatro etapas diferentes del sueño NREM. El cerebro muestra sentidos de percepción embotados o limitados, aunque se ha demostrado que el proceso de pensamiento es lógico y perseverante. [1] Durante estas etapas se producen movimientos episódicos del cuerpo, aunque son movimientos involuntarios.
El sueño REM puede ser un estado de sueño más reciente desde el punto de vista evolutivo y es prominente en la mayoría de las aves y mamíferos, aunque puede existir en reptiles y otros vertebrados en diversos grados. [3] REM significa movimiento rápido de los ojos. Por lo general, es un estado de sueño posterior al sueño no REM (NREM). [3] Está regulado en parte por el tronco encefálico pontino. Los bebés pasan la mayor parte del tiempo en sueño REM y, en lugar de entrar en la etapa 1 del sueño, pueden pasar directamente al sueño REM. La mayor parte del sueño REM ocurre justo por encima de la etapa I del sueño y experimenta diferentes capacidades mentales que durante el sueño NREM. El proceso de pensamiento a veces no es lógico o incluso extraño, la sensación y la percepción son vívidas pero creadas internamente por el cerebro y los movimientos del cuerpo están inhibidos. [1] La mayoría de las etapas REM duran entre 10 y 15 minutos, y el ser humano promedio pasará por 4 a 6 de estas etapas durante el sueño cada noche. Las etapas REM posteriores aumentan en duración, por lo que la última etapa REM antes del despertar es la más larga y, por lo tanto, puede tener las imágenes de sueños más vívidas. Se ha propuesto que el sueño REM es necesario para la preparación de muchas funciones integradoras, una de las cuales es la conciencia. [1] Esto apoya la idea de que el sueño, y el soñar, son necesarios o al menos una preparación óptima para los procesos del día siguiente. El seguimiento científico de las etapas del sueño REM se puede medir mediante señales neuronales dentro del tronco encefálico pontino. Se pueden medir las interacciones de las neuronas inhibidoras aminérgicas y las neuronas excitadoras colinérgicas, y el sueño REM ocurre cuando las células aminérgicas están en su nivel más bajo de actividad y las células colinérgicas están en su nivel más alto de actividad. [1]
Se ha afirmado que el sueño REM es un comportamiento evolutivo reciente en los animales homeotermos. En ambos, hay un aumento del sueño REM en las primeras etapas de la vida. En los seres humanos, el sueño REM alcanza su punto máximo durante el tercer trimestre de gestación y disminuye rápidamente después del nacimiento a medida que la conciencia primaria declina y la conciencia secundaria crece con el desarrollo del cerebro. [1] El control en desarrollo sobre las etapas del sueño y la vigilia sugiere que el sueño y el REM se han desarrollado como una forma de autoactivación para anticipar las circunstancias del estado de vigilia.
Dentro del puente , el modelado y seguimiento de estas neuronas inhibidoras aminérgicas y neuronas excitadoras colinérgicas ocurre a través del estudio de las ondas PGO . [4] Estas son ondas fásicas que ocurren en ciclos y se originan en el tronco encefálico pontino (P), el geniculado lateral del tálamo (G) y la corteza occipital (O). Las monoaminas aminérgicas serotonina, noradrenalina , histamina y dopamina se equilibran entre las señales colinérgicas de acetilcolina y desempeñan un papel en la regulación de la cognición. La fuerza de la señal de las células aminérgicas es más baja durante el sueño REM, aumenta durante el NREM y es más alta al despertar. La fuerza de la señal de las células colinérgicas es más alta durante el REM, disminuye durante el NREM y es más baja al despertar. Los cambios en el estado y la fase del sueño ocurren cuando se cruzan dos caminos de actividad.
El desarrollo de la conciencia es un proceso gradual, que lleva mucho tiempo y dura toda la vida, que se basa en un generador de realidad virtual más primitivo y que es más definible en nuestros sueños. [1] Como tal, el desarrollo de la conciencia secundaria durante la vida requiere una conciencia en blanco que durante el sueño REM crea un yo imaginario que tiene movimientos y experimenta emociones. [1] Este es un estado experimental no asociado con la conciencia, y este estado, o protoconciencia, se puede alcanzar durante la infancia. Esta protoconciencia es un proto-yo creado temprano en la vida por el cerebro como un bloque de construcción para que la conciencia se desarrolle, y proporciona predicciones intrínsecas de las entradas externas creadas por el sueño.
Hobson y McCarley propusieron originalmente en la década de 1970 que las diferencias en el ciclo de sueño vigilia-NREM-REM eran el resultado de interacciones entre células REM-off aminérgicas y células REM-on colinérgicas. [5] Esto se percibió como el modelo de activación-síntesis, que afirma que la activación cerebral durante el sueño REM da como resultado la síntesis de la creación de sueños. [1] Las cinco características cardinales de Hobson incluyen: emociones intensas, contenido ilógico, impresiones sensoriales aparentes, aceptación acrítica de los eventos oníricos y dificultad para ser recordado. [6]
Gracias al desarrollo de la tecnología desde la propuesta original, se han recopilado nuevos datos experimentales y se han desarrollado detalles mecanísticos adicionales del control neuronal. Se ha determinado que los estados de conciencia se pueden describir con tres valores, y el modelo AIM es un modelo que utiliza estos valores para representar las similitudes y diferencias entre la vigilia y el sueño. Es un modelo tridimensional de espacio de estados que describe diferentes estados del cerebro y su variación a lo largo del día y la noche. Está compuesto por tres valores diferentes: A - activación, I - activación de entrada-salida y M - modulación. Sin embargo, el modelo es limitado, ya que aún no puede explicar las diferencias regionales en la actividad cerebral que distinguen el sueño REM de la vigilia. Otras limitaciones incluyen la incapacidad de identificar y medir de manera cuantificable M en humanos. Durante la vigilia y la activación de las conciencias primaria y secundaria, se han observado altos valores de A, I y M, pero durante el sueño REM se han observado altos valores de A pero bajos de I y M. [1]
La protoconciencia es una plantilla de conciencia que se produce durante el sueño y sobre la que se pueden construir otros procesos mentales conscientes. Se ha dicho que en la primera infancia es donde se desarrollan originalmente los aspectos secundarios de la conciencia y donde la conciencia primaria los pone a prueba, y la persona puede desarrollar lentamente una conciencia secundaria mayor a lo largo de su vida a medida que su plantilla protoconsciente se expande, se desarrolla y crea ideas y representaciones más vívidas de la conciencia secundaria.
Grandes partes del cerebro que se activan y envían señales durante la vigilia están inactivas durante el sueño NREM y se reactivan durante el sueño REM. Se basa en el hecho de que el cerebro y su circuito neuronal es plástico y autorregulador, especialmente en su propia activación e inactivación. Esto se observó mediante dos experimentos: el desarrollo de la somnolencia después de la destrucción de neuronas dopaminérgicas en la sustancia negra en el mesencéfalo , y el descubrimiento del sistema de activación reticular , que son señales visuales recibidas a través de nuestros ojos y nuestro cerebro que comienzan el proceso de vigilia, que la conciencia de vigilia depende del sueño. [7] [8] Después de estos estudios, quedó claro que los niveles de actividad y la calidad de la conciencia eran funciones de la activación y desactivación cerebral. [1]
Se ha demostrado que la activación interna del cerebro está asociada con la inhibición tanto de la entrada sensorial externa como de la salida motora. [1] Esto implica que el cerebro se mantiene activamente desconectado durante el sueño REM, y el tronco encefálico garantiza la coordinación de los factores I y A a través del control de la puerta de entrada-salida dentro del tronco encefálico. [9] Las ondas PGO desempeñan un papel en la capacidad del cerebro para permanecer dormido, al tiempo que constituyen los componentes básicos de la percepción y el control motor fino a través de su coordinación fásica. [10] Por lo tanto, se ha propuesto que las señales PGO se utilizan en la construcción de imágenes visuales de los sueños. [11]
La liberación de neuromoduladores por parte de las neuronas aminérgicas tiene una amplia influencia química en el cerebro; dan instrucciones a otras neuronas para que mantengan o descarten un registro de la información que han procesado. [12] La mecánica de la modulación no se conoce en este momento, y la modulación aún debe identificarse cuantitativamente. Cualitativamente, se ha demostrado que la modulación aminérgica es fuerte durante la vigilia, pero menor durante el sueño, pero es necesario realizar más estudios. Han surgido numerosos estudios de la disciplina de la neurociencia computacional que respaldan el modelo AIM. La teoría del metaaprendizaje en particular describe cómo estos neuromoduladores facilitan el aprendizaje dinámico, [13] a través de una serie de modelos interpretativos, todos consistentes con el modelo AIM.
El modelo AIM tridimensional muestra que durante el ciclo de estados cerebrales vigilia-NREM-REM, el cerebro cambia dinámicamente de forma constante, y que este espacio de estados descrito por el AIM tiene un número infinito de subregiones distintas de las tres principales. [14] Propone que, a través de una protoconciencia, la activación cerebral durante el sueño es necesaria para el desarrollo y mantenimiento de la conciencia de vigilia y otras funciones cerebrales de orden superior, como la resolución de problemas. Sugiere la posibilidad de que el estado de conciencia de vigilia solo esté presente en los humanos debido a la evolución de extensas estructuras corticales dentro del cerebro. [1] Soñar es un estado del cerebro que es similar pero diferente de la conciencia de vigilia, y la interacción y correlación entre los dos es necesaria para un rendimiento óptimo de ambos. Un estudio realizado midiendo la actividad cerebral mediante EEG utilizó el modelo AIM de Hobson para demostrar que, cuantitativamente, la conciencia del sueño es notablemente similar a la conciencia de vigilia. [15]
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