MADRID, 27 Nov. (EUROPA PRESS) -
Las células cerebrales en forma de estrella conocidas como astrocitos podrían ser tan importantes para la regulación del sueño como las neuronas, según un nuevo estudio publicado en la revista 'Current Biology'.
Dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina Elson S. Floyd de la Universidad Estatal de Washington, el estudio genera un nuevo impulso hacia la resolución definitiva del misterio de por qué dormimos y cómo funciona el sueño en el cerebro.
El descubrimiento también puede sentar las bases para posibles estrategias de tratamiento futuras para los trastornos del sueño y las enfermedades neurológicas y otras afecciones asociadas con los trastornos del sueño, como el trastorno de estrés postraumático, la depresión, la enfermedad de Alzheimer y el trastorno del espectro autista.
"Lo que sabemos sobre el sueño se ha basado principalmente en las neuronas", admite la autora principal y asociada de investigación postdoctoral Ashley Ingiosi. Las neuronas, explica, se comunican a través de señales eléctricas que se pueden capturar fácilmente mediante electroencefalografía (EEG). Los astrocitos, un tipo de célula glial (o "pegamento") que interactúa con las neuronas, no utilizan señales eléctricas sino que utilizan un proceso conocido como señalización de calcio para controlar su actividad.
Durante mucho tiempo se pensó que los astrocitos, que pueden superar en número a las neuronas por cinco a uno, simplemente cumplían una función de apoyo, sin ninguna participación directa en los comportamientos y procesos.
Los neurocientíficos acaban de empezar a examinar más de cerca su papel potencial en varios procesos. Y aunque algunos estudios han insinuado que los astrocitos pueden desempeñar un papel en el sueño, hasta hace poco no se disponía de herramientas científicas sólidas para estudiar su actividad del calcio, señala Ingiosi.
Para profundizar en el papel de los astrocitos en el sueño, ella y sus coautores utilizaron un modelo de roedor para registrar la actividad del calcio de los astrocitos durante el sueño y la vigilia, así como después de la falta de sueño.
Utilizaron un indicador de calcio fluorescente que se obtuvo a través de diminutos microscopios montados en la cabeza que miraban directamente al cerebro de los ratones mientras se movían y se comportaban como lo harían normalmente.
Este indicador permitió al equipo ver la actividad fluorescente impulsada por el calcio parpadeando en los astrocitos durante los comportamientos de sueño y vigilia. Su metodología única que utiliza estos microscopios en miniatura permitió al equipo realizar el primer estudio de la actividad del calcio de los astrocitos durante el sueño en animales que se comportan libremente.
El equipo de investigación se propuso responder a dos preguntas principales: ¿los astrocitos cambian dinámicamente en los estados de sueño y vigilia como lo hacen las neuronas? Y ¿los astrocitos juegan un papel en la regulación de la necesidad de dormir, nuestro impulso natural para dormir?
Al observar los astrocitos en la corteza frontal, un área del cerebro asociada con cambios EEG medibles en la necesidad de sueño, encontraron que la actividad de los astrocitos cambia dinámicamente a lo largo del ciclo sueño-vigilia, como ocurre con las neuronas. También observaron la mayor actividad de calcio al comienzo de la fase de descanso, cuando la necesidad de sueño es mayor, y la menor actividad de calcio al final de la fase de prueba, cuando la necesidad de dormir se ha disipado.
A continuación, mantuvieron despiertos a los ratones durante las primeras 6 horas de su fase de descanso normal y observaron el cambio de la actividad del calcio en paralelo con la actividad de ondas lentas del EEG durante el sueño, un indicador clave de la necesidad de sueño. Es decir, encontraron que la falta de sueño provocaba un aumento en la actividad del calcio de los astrocitos que disminuía después de que se dejaba dormir a los ratones.
Su siguiente pregunta fue si la manipulación genética de la actividad del calcio de los astrocitos afectaría la regulación del sueño. Para averiguarlo, estudiaron ratones que carecían de una proteína conocida como STIM1 de forma selectiva en los astrocitos, lo que reducía la cantidad de calcio disponible.
Después de ser privados de sueño, estos ratones no durmieron tanto tiempo ni se adormecieron tanto como los ratones normales una vez que se les permitió dormir, lo que confirmó aún más hallazgos anteriores que sugieren que los astrocitos juegan un papel esencial en la regulación de la necesidad de dormir.
Finalmente, probaron la hipótesis de que quizás la actividad del calcio de los astrocitos simplemente refleja la actividad eléctrica de las neuronas. Los estudios han demostrado que la actividad eléctrica de las neuronas se sincroniza más durante el sueño no REM y después de la privación del sueño, pero los investigadores encontraron lo contrario para los astrocitos, con la actividad del calcio cada vez menos sincronizada en el sueño no REM y después de la privación del sueño.
"Esto nos indica que los astrocitos no solo siguen pasivamente el ejemplo de las neuronas --explica Ingiosi--. Y debido a que no muestran necesariamente los mismos patrones de actividad que las neuronas, esto podría implicar un papel más directo de los astrocitos en la regulación del sueño y la necesidad de dormir".
Se necesita más investigación para desentrañar aún más el papel de los astrocitos en el sueño y la regulación del sueño, advierte Ingiosi. Ella planea estudiar la actividad del calcio de los astrocitos en otras partes del cerebro que han demostrado ser importantes para dormir y despertar. Además, le gustaría observar las interacciones de los astrocitos con diferentes neurotransmisores en el cerebro para comenzar a descubrir el mecanismo por el cual los astrocitos podrían impulsar el sueño y la necesidad de dormir.
"Los hallazgos de nuestro estudio sugieren que es posible que hayamos estado buscando en el lugar equivocado durante más de 100 años --añade el autor principal y profesor de ciencias biomédicas Marcos Frank--. Proporciona una fuerte evidencia de que deberíamos apuntar a los astrocitos para comprender por qué y cómo dormimos, así como para el desarrollo de terapias que podrían ayudar a las personas con trastornos del sueño y otras afecciones de salud que implican un sueño anormal".
