Sueño de ondas lentas
Periodo de sueño en humanos y otros animales
Avestruces durmiendo, con fases de sueño REM y de ondas lentas [1]

El sueño de ondas lentas ( SWS ), a menudo denominado sueño profundo , es la tercera etapa del sueño sin movimientos oculares rápidos (NREM), donde la actividad electroencefalográfica se caracteriza por ondas delta lentas . [2]

El sueño de ondas lentas suele durar entre 70 y 90 minutos y tiene lugar durante las primeras horas de la noche. [3] El sueño de ondas lentas se caracteriza por un tono muscular moderado, un movimiento ocular lento o ausente y una falta de actividad genital. El sueño de ondas lentas se considera importante para la consolidación de la memoria , la memoria declarativa y la recuperación del cerebro de las actividades diarias.

Antes de 2007, el término SWS se refería tanto a la tercera como a la cuarta etapa del NREM. Sin embargo, después de que ambas etapas se combinaran en la etapa tres, SWS se refiere únicamente a la tercera etapa. [4] : 291 

Descripción general

Terminología

Este período del sueño se denomina sueño de ondas lentas porque la actividad del EEG está sincronizada y se caracteriza por ondas lentas con un rango de frecuencia de 0,5 a 4,5 Hz y una potencia de amplitud relativamente alta con una amplitud pico a pico mayor de 75 μV. La primera sección de la onda significa un "estado de inactividad", una fase de inhibición o hiperpolarización en la que las neuronas del neocórtex están en silencio. Este es el período en el que las neuronas neocorticales pueden descansar. La segunda sección de la onda significa un "estado de actividad", una fase de excitación o despolarización en la que las neuronas se activan brevemente a un ritmo alto. Las principales características durante el sueño de ondas lentas que contrastan con el sueño REM son el tono muscular moderado , el movimiento ocular lento o ausente y la falta de actividad genital. [4] : 291, 293 

Antes de 2007, la Academia Estadounidense de Medicina del Sueño (AASM) dividía el sueño de ondas lentas en las etapas 3 y 4. [5] [6] [7] Ahora, las dos etapas se combinan como Etapa 3 o N3. Una época (30 segundos de sueño) que consiste en un 20 % o más de sueño de ondas lentas (delta) ahora se considera sueño de ondas lentas.

Importancia

El sueño de ondas lentas se considera importante para la consolidación de la memoria . [8] Esto a veces se conoce como "procesamiento de la memoria dependiente del sueño". [9] Se ha observado una consolidación de la memoria deteriorada en personas con insomnio primario, que por lo tanto no se desempeñan tan bien como las personas sanas en tareas de memoria después de un período de sueño. [10] [11] Además, el sueño de ondas lentas mejora la memoria declarativa (que incluye la memoria semántica y episódica). Se ha planteado la hipótesis de un modelo central de que el almacenamiento de la memoria a largo plazo se ve facilitado por una interacción entre las redes hipocampales y neocorticales. [10] En varios estudios, después de que los sujetos habían recibido entrenamiento para aprender una tarea de memoria declarativa, la densidad de husos de sueño humanos presentes fue significativamente mayor que las señales observadas durante las tareas de control, que implicaban una estimulación visual similar y tareas cognitivamente exigentes pero que no requerían aprendizaje. [12] [13] Esto se asoció con las oscilaciones de onda que ocurren espontáneamente y que explican los registros intracelulares de las neuronas talámicas y corticales. [14]

En concreto, el SWS desempeña un papel en la memoria declarativa espacial . La reactivación del hipocampo durante el SWS se detecta después de la tarea de aprendizaje espacial. [15] Además, se puede observar una correlación entre la amplitud de la actividad hipocampal durante el SWS y la mejora del rendimiento de la memoria espacial , como la recuperación de rutas, al día siguiente. [16] Además, los estudios han descubierto que cuando se dan pistas olfativas a los sujetos durante el sueño, esta etapa del sueño permite exclusivamente que las pistas contextuales se reactiven después del sueño, lo que favorece su consolidación. [15] Un estudio independiente descubrió que cuando los sujetos escuchan sonidos asociados con imágenes de lugares mostradas previamente, la reactivación de las representaciones de la memoria individual fue significativamente mayor durante el SWS en comparación con otras etapas del sueño. [17]

Las representaciones afectivas se recuerdan mejor durante el sueño en comparación con las neutras. Las emociones con relevancia negativa presentadas como una señal durante el SWS muestran una mejor reactivación y, por lo tanto, una consolidación mejorada en comparación con los recuerdos neutros. Lo primero fue predicho por los husos del sueño sobre el SWS, que discrimina los procesos de memoria durante el sueño y facilita la consolidación de la memoria emocional. [17] La ​​acetilcolina desempeña un papel esencial en la consolidación de la memoria dependiente del hipocampo. Se sabe que un mayor nivel de actividad colinérgica durante el SWS es perjudicial para el procesamiento de la memoria. Teniendo en cuenta que la acetilcolina es un neurotransmisor que modula la dirección del flujo de información entre el hipocampo y el neocórtex durante el sueño, su supresión es necesaria durante el SWS para consolidar la memoria declarativa relacionada con el sueño. [18]

Los estudios de privación del sueño en humanos sugieren que la función principal del sueño de ondas lentas puede ser permitir que el cerebro se recupere de sus actividades diarias. El metabolismo de la glucosa en el cerebro aumenta como resultado de las tareas que exigen actividad mental. [4] Otra función afectada por el sueño de ondas lentas es la secreción de la hormona del crecimiento , que siempre es mayor durante esta etapa. [19] También se cree que es responsable de una disminución de la actividad neuronal simpática y un aumento de la parasimpática . [19]

Características electroencefalográficas

Polisomnograma que muestra SWS, etapa cuatro.
El EEG de alta amplitud está resaltado en rojo.

En el electroencefalograma (EEG) predominan las ondas delta de 75 microvoltios (0,5–2,0 Hz) . La etapa N3 se define por la presencia de un 20 % de ondas delta en cualquier período de 30 segundos del EEG durante el sueño, según las directrices actuales de la AASM de 2007. [7] [20]

Los períodos más largos de SWS ocurren en la primera parte de la noche, principalmente en los primeros dos ciclos de sueño (aproximadamente tres horas). Los niños y los adultos jóvenes tendrán más SWS total en una noche que los adultos mayores. Es posible que los ancianos no entren en SWS en absoluto durante muchas noches de sueño. [ cita requerida ]

El sueño NREM, tal como se observa en el electroencefalograma (EEG), se distingue por ciertas características características. Los husos del sueño , marcados por cambios similares a husos en la amplitud de oscilaciones de 12 a 14 Hz, los complejos K que duran al menos 0,5 segundos, que consisten en una onda aguda negativa distintiva seguida de un componente positivo, y las ondas lentas u ondas delta caracterizadas por una frecuencia lenta (< 2 Hz) y una amplitud alta (> 75 μV) son indicadores clave. [21] La presencia y distribución de la actividad de los husos del sueño y las ondas lentas varían a lo largo del sueño NREM, lo que lleva a su subdivisión en etapas 1 a 3. Si bien las ondas lentas y los husos del sueño están presentes en las etapas 2 y 3, el sueño de la etapa 2 se caracteriza por una mayor prevalencia de husos, mientras que las ondas lentas dominan el EEG durante la etapa 3. [22] [21]

El sueño de ondas lentas es un fenómeno activo probablemente provocado por la activación de las neuronas serotoninérgicas del sistema del rafe . [23]

La onda lenta que se observa en el EEG cortical se genera a través de conexiones recurrentes dentro de la corteza cerebral, donde las células piramidales corticales se excitan entre sí en un ciclo de retroalimentación positiva. Esta excitación recurrente se equilibra con la inhibición, lo que da lugar al estado activo de la oscilación lenta del sueño de ondas lentas. La falla de este mecanismo da como resultado un silenciamiento de la actividad durante un breve período de tiempo. La recurrencia de los períodos activos y silenciosos se produce a una frecuencia de 0,5 a 4 Hz, lo que da lugar a las ondas lentas del EEG que se observan durante el sueño de ondas lentas. [24]

Funciones

Asimetrías hemisféricas en el sueño humano

El sueño de ondas lentas es necesario para la supervivencia. Algunos animales, como los delfines y las aves, tienen la capacidad de dormir con un solo hemisferio del cerebro, dejando el otro hemisferio despierto para llevar a cabo funciones normales y permanecer alerta. Este tipo de sueño se llama sueño de ondas lentas unihemisférico , y también es parcialmente observable en seres humanos. De hecho, un estudio informó una activación unilateral de la corteza somatosensorial cuando se colocó un estímulo vibratorio en la mano de sujetos humanos. Los registros muestran un importante cambio interhemisférico durante la primera hora de sueño no REM y, en consecuencia, la presencia de un aspecto local y dependiente del uso del sueño. [25] Otro experimento detectó un mayor número de ondas delta en las regiones frontal y central del hemisferio derecho. [26]

Teniendo en cuenta que SWS es la única etapa del sueño que informa el sueño profundo humano, además de utilizarse en estudios con mamíferos y aves, también se adopta en experimentos que revelan el papel de las asimetrías hemisféricas durante el sueño. Se puede observar un predominio del hemisferio izquierdo en la actividad neuronal en la red neuronal por defecto durante SWS. Esta asimetría se correlaciona con la latencia del inicio del sueño , que es un parámetro sensible del llamado efecto de la primera noche: la calidad reducida del sueño durante la primera sesión en el laboratorio. [27]

Se ha demostrado que el hemisferio izquierdo es más sensible a los estímulos anormales durante la primera noche, en comparación con las noches siguientes de un experimento. Esta asimetría explica además la reducción del sueño de la mitad del cerebro durante el sueño de campo. De hecho, en comparación con el derecho, el hemisferio izquierdo desempeña un papel vigilante durante el sueño de campo. [27]

Además, se detecta una reactividad conductual más rápida en el hemisferio izquierdo durante el despertar de la primera noche. El despertar rápido se correlaciona con la asimetría regional en las actividades del despertar de la primera noche. Estos hallazgos muestran que la asimetría hemisférica en el despertar de la primera noche juega un papel como mecanismo de protección. El despertar de la primera noche es, por lo tanto, sensible al peligro y al entorno desconocido, lo que crea una necesidad de vigilancia y reactividad durante el sueño. [27]

Control neuronal del sueño de ondas lentas

Varios neurotransmisores están involucrados en los patrones de sueño y vigilia: acetilcolina, norepinefrina, serotonina , histamina y orexina . [4] : 305–307  Las neuronas neocorticales se activan espontáneamente durante el sueño de ondas lentas, por lo que parecen desempeñar un papel durante este período del sueño. Además, estas neuronas parecen tener algún tipo de diálogo interno, que explica la actividad mental durante este estado en el que no hay información de señales externas (debido a la inhibición sináptica a nivel talámico). La tasa de recuerdo de los sueños durante este estado de sueño es relativamente alta en comparación con los otros niveles del ciclo del sueño. Esto indica que la actividad mental está más cerca de los eventos de la vida real. [14]

Curación física y crecimiento

El sueño de ondas lentas es la fase constructiva del sueño para la recuperación del sistema mente-cuerpo en la que éste se reconstruye después de cada día. Las sustancias que se han ingerido en el cuerpo mientras un organismo está despierto se sintetizan en proteínas complejas de tejido vivo. La hormona del crecimiento también se secreta durante esta etapa, lo que lleva a algunos científicos a plantear la hipótesis de que una función del sueño de ondas lentas es facilitar la curación de los músculos, así como reparar los daños en los tejidos. [28] [29] Por último, las células gliales dentro del cerebro se restauran con azúcares para proporcionar energía al cerebro. [30]

Aprendizaje y homeostasis sináptica

El aprendizaje y la formación de la memoria se producen durante la vigilia mediante el proceso de potenciación a largo plazo ; SWS está asociado con la regulación de las sinapsis así potenciadas. Se ha descubierto que SWS está involucrado en la reducción de escala de las sinapsis, en la que las sinapsis fuertemente estimuladas o potenciadas se mantienen mientras que las sinapsis débilmente potenciadas disminuyen o se eliminan. [31] Esto puede ser útil para recalibrar las sinapsis para la próxima potenciación durante la vigilia y para mantener la plasticidad sináptica . Cabe destacar que nueva evidencia muestra que la reactivación y el reescalamiento pueden ocurrir simultáneamente durante el sueño. [32]

Problemas asociados con el sueño de ondas lentas

La enuresis , los terrores nocturnos y el sonambulismo son conductas comunes que pueden ocurrir durante la tercera etapa del sueño. Estas ocurren con mayor frecuencia entre los niños, quienes luego generalmente las superan. [4] : 297–8  Otro problema que puede surgir es el trastorno alimentario relacionado con el sueño. Una persona caminará dormida dejando su cama en mitad de la noche buscando comida y comerá sin tener ningún recuerdo del evento en la mañana. [4] Más de la mitad de las personas con este trastorno tienen sobrepeso. [4] : 298  El trastorno alimentario relacionado con el sueño generalmente se puede tratar con agonistas dopaminérgicos o topiramato, que es un medicamento anticonvulsivo . Esta alimentación nocturna en toda la familia sugiere que la herencia puede ser una causa potencial de este trastorno. [4]

Efectos de la falta de sueño

JA Horne (1978) revisó varios experimentos con seres humanos y concluyó que la falta de sueño no tiene efectos sobre la respuesta fisiológica al estrés ni sobre la capacidad de las personas para realizar ejercicio físico. Sin embargo, sí tiene efectos sobre las funciones cognitivas. Algunas personas informaron de percepciones distorsionadas o alucinaciones y falta de concentración en las tareas mentales. Por lo tanto, el papel principal del sueño no parece ser el descanso del cuerpo, sino el descanso del cerebro.

Cuando los seres humanos privados de sueño vuelven a dormir con normalidad, el porcentaje de recuperación de cada etapa del sueño no es el mismo. Solo se recupera el siete por ciento de las etapas uno y dos, pero se recupera el 68 por ciento del sueño de ondas lentas de la etapa cuatro y el 53 por ciento del sueño REM. Esto sugiere que el sueño de la etapa cuatro (conocido hoy como la parte más profunda del sueño de la etapa tres) es más importante que las otras etapas.

Durante el sueño de ondas lentas, se produce una disminución significativa de la tasa metabólica cerebral y del flujo sanguíneo cerebral . La actividad cae a aproximadamente el 75 por ciento del nivel normal de vigilia. Las regiones del cerebro que están más activas cuando estamos despiertos tienen el nivel más alto de ondas delta durante el sueño de ondas lentas. Esto indica que el descanso es geográfico. El "apagado" del cerebro explica el aturdimiento y la confusión si alguien se despierta durante el sueño profundo, ya que la corteza cerebral necesita tiempo para reanudar sus funciones normales.

Según J. Siegel (2005), la falta de sueño provoca la acumulación de radicales libres y superóxidos en el cerebro. Los radicales libres son agentes oxidantes que tienen un electrón desapareado, lo que los hace altamente reactivos. Estos radicales libres interactúan con los electrones de las biomoléculas y dañan las células. En el sueño de ondas lentas, la disminución de la tasa metabólica reduce la creación de subproductos de oxígeno, lo que permite que las especies radicales existentes se eliminen. Esto es un medio para prevenir daños al cerebro. [33]

Patología de la beta amiloide

Los resultados de una serie de investigaciones han demostrado cómo el sueño afecta la dinámica de Aβ. [34] Un buen candidato para la actividad de ondas lentas (SWA), que ocurre durante el sueño profundo no REM, es la modulación de amiloide-b. Los investigadores también destacaron una fuerte relación entre amiloide-b y SWA, señalando que una mayor alteración en SWA se correlaciona con niveles elevados de amiloide-b. [35] Por lo tanto, las ondas lentas del sueño sin movimientos oculares rápidos, o sueño NREM, se interrumpen o disminuyen cuando la beta amiloide (Aβ) se acumula en la corteza prefrontal. Como resultado, esto puede obstaculizar la capacidad de las personas mayores para la consolidación de la memoria . [36]

Además, el inicio de la enfermedad de Alzheimer (EA) está marcado por el depósito de beta amiloide (Aβ) en el cerebro. [34] La EA se distingue por la presencia de placas de beta amiloide y ovillos neurofibrilares . Estas anomalías estructurales están relacionadas con alteraciones en el ciclo sueño-vigilia, particularmente en el sueño de ondas lentas (SWS) y el sueño sin movimientos oculares rápidos (NREM). [37] Por lo tanto, las personas diagnosticadas con Alzheimer a menudo experimentan alteraciones en el sueño, lo que resulta en niveles disminuidos de sueño sin movimientos oculares rápidos (NREM) y una actividad de ondas lentas reducida (SWA), que es un ritmo cerebral prominente durante el sueño NREM. [38] De manera similar, incluso las personas cognitivamente sanas con beta amiloide detectable presentan alteraciones del sueño , caracterizadas por una calidad de sueño comprometida y una mayor frecuencia de siestas diurnas. [35]

Diferencias individuales

Aunque el SWS es bastante constante en cada individuo, puede variar de un individuo a otro. [39] Hasta cierto punto, las variaciones individuales parecen estar influenciadas por factores demográficos como el género y la edad. [21] Se ha señalado que la edad y el sexo son dos de los factores más importantes que afectan este período del sueño. [39]

El sueño de ondas lentas (SWS) y la actividad de ondas lentas (SWA) experimentan transformaciones significativas a lo largo de la vida, y el envejecimiento es un factor particularmente influyente en la predicción de variaciones individuales. [21] [40] El envejecimiento es inversamente proporcional a la cantidad de SWS que comienza en la mediana edad, por lo que el SWS disminuye con la edad. [39] Además, hallazgos recientes indican que las personas mayores muestran una menor inclinación por el sueño diurno en comparación con sus contrapartes más jóvenes, y esta disminución persiste incluso cuando se tienen en cuenta las variaciones en la duración habitual del sueño. Esta disminución relacionada con la edad en la propensión al sueño diurno es evidente en personas de mediana edad y coincide con reducciones estadísticamente significativas en el tiempo total de sueño, el sueño de ondas lentas (SWS) y la actividad de ondas lentas (SWA). [21]

También se han encontrado diferencias de sexo, de modo que las mujeres tienden a tener niveles más altos de SWS en comparación con los hombres, al menos hasta la menopausia. [39] Las personas mayores muestran variaciones basadas en el género en el sueño sin movimientos oculares rápidos (NREM), donde las mujeres demuestran un aumento del sueño de ondas lentas (SWS) durante el sueño normal y recuperativo, junto con mayores incidencias de la etapa 3 y 4 que se consideran sueño NREM. [21] También ha habido estudios que han mostrado diferencias entre razas. Los resultados mostraron que había un menor porcentaje de SWS en los afroamericanos en comparación con los caucásicos, pero dado que hay muchos factores influyentes (por ejemplo, índice de masa corporal , respiración alterada durante el sueño, obesidad , diabetes e hipertensión ), esta diferencia potencial debe investigarse más a fondo. [39]

Los trastornos mentales influyen en las diferencias individuales en la calidad y cantidad de la SWS: los sujetos con depresión muestran una amplitud menor de la actividad de ondas lentas (SWA) en comparación con los participantes sanos. Las diferencias de género también persisten en el primer grupo: los hombres deprimidos presentan una amplitud de SWA significativamente menor. Esta divergencia de género es el doble de grande que la observada en sujetos sanos. Sin embargo, no se observan diferencias relacionadas con la edad en lo que respecta a la SWS en el grupo deprimido. [41]

Regiones del cerebro

Durante el sueño, la distribución de la actividad de ondas lentas (SWA) típicamente exhibe una prevalencia en la región frontal del cerebro. [42] En el sueño de recuperación posterior a experimentar privación del sueño , la corteza frontal exhibe el aumento más significativo en la actividad de ondas lentas (SWA) en comparación con la región temporal , la región parietal y la región occipital . [21] [42] El notable aumento en SWA después de la privación del sueño en las áreas frontales, junto con la presencia predominante de SWA en las regiones frontales incluso durante el sueño basal, se ha interpretado como evidencia que respalda la participación del sueño de ondas lentas (SWS) en funciones típicamente vinculadas a las cortezas frontales. Por lo tanto, la prevalencia del sueño de ondas lentas (SWS) en las regiones frontales, particularmente aquellas vinculadas a funciones cognitivas avanzadas o regiones cognitivas altamente activas durante la vigilia, subraya la considerable importancia de SWS. [21]

Algunas de las regiones del cerebro implicadas en la inducción del sueño de ondas lentas incluyen:

Drogas

Algunos fármacos influyen en la arquitectura del sueño al invadir o prolongar el sueño profundo. [52] Muchos fármacos que se sabe que aumentan el sueño profundo en los seres humanos son de las clases GABAérgicas, dopaminérgicas y antiserotoninérgicas. [53]

El gamma-hidroxibutirato (GHB) se sintetiza en el sistema nervioso central (SNC) a partir del ácido gamma-aminobutírico (GABA). [52] Se ha demostrado que la administración oral de GHB mejora el sueño REM sin suprimir el sueño REM. [54] [55] [56] En los Estados Unidos, el GHB es un fármaco de venta con receta bajo la marca Xyrem . Se ha demostrado que reduce los ataques de cataplejía y la somnolencia diurna excesiva en pacientes con narcolepsia .

La administración del agonista GABA gabaxadol mejora el sueño profundo y al mismo tiempo tiene un impacto positivo sobre diversos indicadores del insomnio. [52]

Se ha demostrado que la tiagabina , un inhibidor selectivo de la recaptación de ácido gamma-aminobutírico (GABA), mejora el mantenimiento del sueño y aumenta significativamente el sueño profundo en sujetos ancianos sanos y pacientes adultos con insomnio primario . [57] [58]

La levodopa es un fármaco que se utiliza habitualmente para tratar la enfermedad de Parkinson y que actúa aumentando la disponibilidad de dopamina en el cerebro. Se ha demostrado que dosis únicas nocturnas de levodopa aumentan el SWS en un 10,6 % en ancianos. [59]

También se ha demostrado que los antagonistas de ciertos receptores serotoninérgicos (a saber, 5-HT 2A y 5-HT 2C ) mejoran el sueño SWS, aunque no producen consistentemente mejoras en la duración general del sueño o los síntomas asociados con el insomnio . [52] La trazodona , un antidepresivo atípico , aumenta la duración del SWS; se sospecha que la acción antagonista de la trazodona en el receptor 5-HT 2A puede contribuir a este efecto. [60] Una variedad de fármacos que antagonizan los receptores 5-HT 2A y 5-HT 2C exhiben efectos potenciadores del SWS en humanos. [61] [62]

Véase también

Referencias

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