El inicio del sueño es la transición de la vigilia al sueño. El inicio del sueño generalmente transita hacia un sueño sin movimientos oculares rápidos (sueño NREM), pero en determinadas circunstancias (por ejemplo, narcolepsia ) es posible pasar de la vigilia directamente a un sueño con movimientos oculares rápidos (sueño REM).
Durante la década de 1920, un oscuro trastorno que causaba encefalitis y atacaba la parte del cerebro que regula el sueño influyó en Europa y América del Norte. Aunque nunca se identificó el virus que causaba este trastorno, el psiquiatra y neurólogo Constantin von Economo decidió estudiar esta enfermedad e identificó un componente clave en la regulación del sueño-vigilia. Identificó las vías que regulaban la vigilia y el inicio del sueño estudiando las partes del cerebro afectadas por la enfermedad y las consecuencias que tenía sobre el ritmo circadiano . Afirmó que las vías que regulan el inicio del sueño se encuentran entre el tronco del encéfalo y el prosencéfalo basal . Sus descubrimientos no fueron apreciados hasta las dos últimas décadas del siglo XX, cuando se descubrió que las vías del sueño residían en el lugar exacto que afirmó Constantin von Economo. [1]
Las mediciones electrofisiológicas del sueño se pueden realizar colocando electrodos en el cuero cabelludo para medir el electroencefalograma (EEG) y en el mentón para monitorear la actividad muscular, registrada como electromiograma (EMG). Los electrodos colocados alrededor de los ojos monitorean los movimientos oculares, registrados como electrooculograma (EOG). [2]
Von Economo, en sus estudios, observó que las lesiones en la conexión entre el mesencéfalo y el diencéfalo provocaban somnolencia prolongada y por ello propuso la idea de un sistema de excitación ascendente. Durante las últimas décadas se han descubierto importantes vías ascendentes con neuronas localizadas y sus respectivos neurotransmisores . Esta vía se divide en dos ramas: una que asciende al tálamo y activa las neuronas de relevo del tálamo, y otra que activa neuronas de la parte lateral del hipotálamo y del prosencéfalo basal , y de toda la corteza cerebral . Esto se refiere al sistema activador reticular ascendente (cf. formación reticular ). El grupo celular implicado en la primera vía es un grupo celular productor de acetilcolina llamado núcleo tegmental pedunculopontino y laterodorsal . Estas neuronas desempeñan un papel crucial en el puente de información entre el tálamo y la corteza cerebral. Estas neuronas tienen una alta activación durante la vigilia y durante el sueño REM y una baja activación durante el sueño NREM . La segunda rama se origina a partir de neuronas monoaminogénicas. Estas neuronas se ubican en el locus coeruleus , los núcleos del rafe dorsal y mediano , la sustancia gris periacueductal ventral y el núcleo tuberomamilar . Cada grupo produce un neurotransmisor diferente. Las neuronas del locus coeruleus producen noradrenalina , al igual que las neuronas de los núcleos del rafe dorsal y mediano , la sustancia gris periacueductal ventral y el núcleo tuberomamilar producen serotonina, dopamina e histamina respectivamente. Luego se proyectan sobre las neuronas peptidérgicas hipotalámicas, que contienen hormonas concentradas en melanina u orexina , y las neuronas basales del prosencéfalo que contienen GABA y acetilcolina . Estas neuronas luego se proyectan hacia la corteza cerebral . También se ha descubierto que las lesiones en esta parte del cerebro provocan un sueño prolongado o pueden producir coma. [1] [3] [4] [5]
Se arrojó algo de luz sobre los mecanismos del inicio del sueño con el descubrimiento de que las lesiones en el área preóptica y el hipotálamo anterior provocan insomnio, mientras que las del hipotálamo posterior provocan somnolencia. [6] [7] Investigaciones adicionales han demostrado que la región hipotalámica llamada núcleo preóptico ventrolateral produce el neurotransmisor inhibidor GABA que inhibe el sistema de excitación durante el inicio del sueño. [8]
El inicio del sueño es inducido por neuronas promotoras del sueño, ubicadas en el núcleo preóptico ventrolateral (VLPO). Se cree que las neuronas promotoras del sueño proyectan GABA tipo A y galanina , dos neurotransmisores inhibidores conocidos, a neuronas promotoras de la excitación, como las neuronas histaminérgicas, serotoninérgicas, orexinérgicas, noradrenérgicas y colinérgicas (neuronas mencionadas anteriormente). Los niveles de acetilcolina, norepinefrina, serotonina e histamina disminuyen con el inicio del sueño, ya que todos ellos son neurotransmisores que promueven la vigilia. [2] Por lo tanto, se cree que la activación de las neuronas que promueven el sueño provoca la inhibición de las neuronas que promueven la excitación, lo que conduce al sueño. La evidencia ha demostrado que durante el ciclo de sueño-vigilia, las neuronas promotoras del sueño y las neuronas promotoras de la excitación tienen descargas recíprocas, y que durante el sueño NREM , los receptores GABA aumentan en las neuronas promotoras de la excitación. Esto había llevado a algunos a creer que el aumento de los receptores GABA en las neuronas que promueven la excitación es otra vía para inducir el sueño. [1] [3] [4] [5]
La adenosina también se conoce como el neuromodulador nucleósido que promueve el sueño. Los astrocitos mantienen una pequeña reserva de nutrientes en forma de glucógeno. En momentos de mayor actividad cerebral, como durante el día, este glucógeno se convierte en combustible para las neuronas; por tanto, la vigilia prolongada provoca una disminución del nivel de glucógeno en el cerebro. Una caída del nivel de glucógeno provoca un aumento del nivel de adenosina extracelular, que tiene un efecto inhibidor de la actividad neuronal. Esta acumulación de adenosina sirve como sustancia promotora del sueño. [2]
La mayoría de las neuronas del sueño se encuentran en el área preóptica ventrolateral (vlPOA). Estas neuronas del sueño permanecen en silencio hasta que un individuo muestra una transición de la vigilia al sueño. [9] Las neuronas del sueño en el área preóptica reciben entradas inhibidoras de algunas de las mismas regiones que inhiben, incluido el núcleo tubermamilar, los núcleos del rafe y el locus coeruleus. [10] Por lo tanto, son inhibidos por la histamina, la serotonina y la noradrenalina. Esta inhibición mutua puede proporcionar la base para establecer períodos de sueño y vigilia. Una inhibición recíproca también caracteriza a un circuito electrónico conocido como flip-flop. Un flip-flop puede asumir uno de dos estados, normalmente denominados encendido o apagado. Por lo tanto, o las neuronas del sueño están activas e inhiben las neuronas de la vigilia, o las neuronas de la vigilia están activas e inhiben las neuronas del sueño. Debido a que estas regiones se inhiben mutuamente, es imposible que las neuronas de ambos conjuntos de regiones estén activas al mismo tiempo. . Este flip-flop, que cambia rápidamente de un estado a otro, puede ser inestable. [11]
El ciclo del sueño normalmente se define por etapas. Cuando un individuo comienza a dormir por primera vez, se ingresa a la etapa 1, marcada por la presencia de cierta actividad theta, lo que indica que la activación de las neuronas en la neocorteza se está sincronizando más, así como la actividad de la onda alfa (actividad eléctrica suave de 8– 12 Hz registrados desde el cerebro, generalmente asociados a un estado de relajación). Esta etapa es una transición entre el sueño y la vigilia. Esta etapa se clasifica como sueño no REM. [2]