Funciones del Sueño. Dr. Rosa Peraita Adrados Unidad de Sueño y Epilepsia Servicio de Neurofisiología Clínica

Transcripción

1 Funciones del Sueño Dr. Rosa Peraita Adrados Unidad de Sueño y Epilepsia Servicio de Neurofisiología Clínica El sueño y sus Trastornos Unidad de Sueño del Centro Millenium Sanitas de Valencia 25 Marzo, 2015

2 If sleep does not serve an absolutely vital function, then it is the biggest mistake the evolutionary process has ever made Allan Rechtschaffen (1971)

3 Funciones del sueño Estudios de sueño y de privación de sueño restauración a nivel celular, redes neuronales y sistema endocrino conservación de energía y adaptación ecológica papel en el aprendizaje y en la plasticidad sináptica

4 Imagen cerebral en la transición al sueño En sueño NREM y REM se observan patrones segregados de actividad del flujo sanguíneo cerebral (CBF) comparada con la vigilia La actividad cortical permanece responsable de los estímulos externos Poblaciones neuronales estimuladas con experiencias nuevas incrementan la conectividad funcional durante los episodios de sueño post-estímulo (off-line procesamiento de la memoria reciente) Maquet P et al. 2000, 2005.

5 Qué es el sueño? El sueño es un estado de conducta que constituye una parte natural de la vida de los individuos... Es un proceso activo generado por descargas de neuronas específicas localizadas principalmente en regiones del tronco cerebral

6 Sueño y Vigilia en los mamíferos definidos a través del EEG Vigilia: caracterizada por un EEG desincronizado y un nivel de alerta Sueño NREM : sueño ligero (husos; complejos K) y sueño de ondas-lentas Sueño REM : EEG desincronizado ritmos theta hipocámpicos, atonía muscular y ensoñaciones, brotes de movimientos oculares rápidos y mioclonias hípnicas

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10 Actividad de las redes neuronales principales e hipótesis de los procesos moleculares hípnicos Vigilia hypotálamo posterior sistema Hipocretina Rítmicidad circadiana nucleo supraquiasmático NREM: anterior hypothalamus basal forbrain Amimergic system GABAergic REM: pons and caudal midbrain Cholinergic system

11 Regulación del Sueño HOMEOSTATICA: Reflejada en el aumento de sueño (rebote de sueño NREM y REM) tras privación de sueño CIRCADIANA: - Demostrada por el mantenimiento de un ritmo de 24 h en ausencia de claves temporales Borbely AA (1982) A two process model of sleep regulation. Hum Neurobiol 1:

12 Ciclos de Sueño NREM-REM El sueño REM sigue al NREM, pero los porcentajes totales de sueño y de estadios de sueño son variables Igualmente, la periodicidad de los ciclos varía de pocos minutos a pocas horas

13 Ciclo Vigilia/Sueño Determinados endogénicamente Plasticidad Múltiples zeitgebers, múltiples osciladores Cambios a lo largo de la ontogénesis

14 Modelos anatómicos de regulación del sueño: localizados o distribuidos El sueño parece tanto un fenómeno global regulado por redes neuronales, como un proceso local dentro de áreas corticales específicas

15 Cúanto sueño necesitamos? - La cantidad que nos permita estar bien despiertos y con energía a lo largo del día horas como media - Variación interindividual debido a la genética

16 Tipologías Dormidores largos / cortos ( % N 2 y REM) Dormidores buenos / malos ( características pisiológicas y psicológicas) Sujetos de día / y sujetos de noche ( ritmos biológicos)

17 Factores que influyen en los patrones de sueño Edad Género, hormonas sexuales Factores ambientales y hábitos Dieta Cambios climáticos (estación del año) Personalidad Estrés, trastornos emocionales

18 La edad está asociada con la disminución de los patrones de sueño El Rem disminuye durante el 1er año de vida El TTS disminuye en la infancia El TTS, y los % de sueño-nrem y REM disminuyen con la edad La calidad del sueño disminuye con la edad, pero la necesidad de sueño no cambia porque la somnolencia diurna aumenta

19 Resumen El sueño es un proceso activo El sueño está regulado por procesos circadianos y homeostáticos La arquitectura del sueño varía con la edad Hay diferencias individuales en relación con las necesidades de sueño

20 Funciones del Sueño Por qué dormimos?

21 Tipos de Sueño Sueño Central: SOL + REM 3 primeros ciclos s(1ª parte de la noche) - Función: recuperación cerebral (conductas más complejas) - privación: somnolencia diurna+ disminución de capacidad Sueño Opcional: N2 + REM últimos ciclos de sueño (2ª mitad de la noche) - Function: horas no productivas - privación: somnolencia diurna+ falta de motivación

22 Hipótesis antiguas Maduración cerebral (Roffwarg, 1966) Maduración de conductas innatas genéticamente determinadas (Jouvet, 1975, 1998) Modificaciones en redes neuronales (Crick y Mitchison, 1983) Mantenimiento de las sinapsis noestimuladas (Krueger y Obal, 1993) Estabilización dinámica de la transmisión sináptica (Kavanau, 1994)

23 Hipótesis antiguas I- Maduración cerebral (Roffwarg, 1966) A favor: El sueño-rem predomina en el periodo neonatal permite la maduración del cerebro durante el desarrollo

24 Distribución del Sueño Recién nacidos / Lactantes Edad Gestacional (semanas) / Edad postnatal (meses) Indeterminado / N 1 Tranquilo N2- N3 Activo REM

25 Hipótesis antiguas II- Maduración de conductas innatas genéticamente determinadas (Jouvet, 1975, 1998) Función del REM : activar, seleccionar, intentar liberar actividades motoras importantes relacionadas con conductas innatas genéticamente determinadas la programación genética repetitiva durante el REM refuerza la individualización psicológica

26 Hipótesis antiguas III- Modificaciones en redes neuronales (Crick y Mitchison, 1983) Función del REM : eliminar sinapsis superfluas en redes neuronales del cortex cerebral

27 Hipótesis antiguas IV- Mantenimiento de las sinapsis noestimuladas (Krueger JM, and Obal F, 1993) Función del Sueño: el sueño sirve para estabilizar procesos competitivos de estimulación, que suministran un mantenimiento de infraestructura sináptica, sobre los que se superponen los cambios sinápticos producidos en vigilia.

28 Hipótesis antiguas IV- Estabilización dinámica de los circuitos neuronales (Kavanau JL, 1994) Función del Sueño: : Las sinapsis de los circuitos que no se utilizan frecuentemente, se piensa que se estabilizan dinamicamente por estímulos espontáneos y generados internamente, no-utilitarios, que ocurren en reposo o durane el sueño

29 Nuevas hipótesis Bushey D, Tononi G, Cirelli Ch. Science June 24; 332(6037): Hipótesis: consiste en que procesos plásticos en vigilia conducen a un aumento de la fuerza neuronal, y el sueño es necesario para la renormalización sináptica Encuentran, en 3 circuitos neuronales en la Drosophila, que el número de sinapsis aumenta después de pocas horas de vigilia y disminuye solo si a las moscas se las deja dormir Una experiencia rica en vigilia resulta tanto de un crecimiento sináptico como en una mayor necesidad de sueño Demuestran que el gen Fmr1 (fragile X mental retardation 1) juega un papel importante en la renormalización sináptica dependiente del sueño

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31 el aprendizaje conduce a un aumento local del SOL sobre la region parietal derecha involucrada en la adaptación más aún encuentran que la mejoría post-sueño correlaciona con el aumento local de SOL... la dependencia de sueño previene la mejoría del aprendizaje visomotor al día siguiente debido a una disminución del SOL y del número de OL, más que del aumento de los microdespertares!

32 Teorias actuales Hipótesis ecológica: sueño como conservación de energía Sueño facilitador del aprendizaje y memoria a través de cambios en la plasticidad neuronal y en la sinaptogénesis Sueño como restaurador de componentes celulares clave de la biosíntesis de macromoléulas

33 Un papel en el aprendizaje y en la plasticidad neuronal Consolidación cognitiva Sueño NREM: N 2: aprendizaje motor SOL: aprendizaje declarativo Sueño REM: aprendizaje procedimental, verbal y tareas cognitivas complejas

34 Sueño y aprendizaje el aprendizaje correlaciona con: - cantidad de sueño de OL en la 1ª parte de la noche - cantidad de sueño-rem en los últimos ciclos de sueño

35 Efectos de la privación de sueño En humanos la privación de sueño es a menudo crónica y parcial, y se sabe que tiene un efecto negativo en la salud del individuo

36 Efectos de la privación de sueño Nivel de alerta / fatiga Funciones cognitivas Rendimiento

37 Privación de sueño Efectos cognitivo-conductuales I ) Tipo conductual II ) Duración de la privación: parcial: < 5 h sueño / 24 h. total corta: < 45 h total larga: > 45 h III) Tipo de privación: REM / NREM

38 Efectos cognitivo-conductuales I ) Tipo conductual: Impacto en: ❶ humor ❷ funciones cognitivas ❸ funciones motoras

39 Humor Irritabilidad, suspicacia Labilidad emocional Tendencia depresiva dependiente de los rasgos de la personalidad

40 Efectos cognitivo-conductuales II) Duración de la PS privación PARCIAL : Mayor impacto global que en la privación de corta y larga duración Trabajo por turnos/ jet lack / depresión Son los efectos picológicos y fisiológicos diferentes que en la privación total?

41 Efectos cognitivo-conductuales Fragmentación del Sueño (1-20 min): Trastornos de la vigilancia, del humor y del rendimiento Efectos similares que en la privación parcial: mayor impacto en el estado emocional y en el rendimiento cognitivo que la privación total de sueño Muy frecuente en nuestro medio social

42 Efectos cognitivo-conductuales Tanto la duración del sueño como la continuidad influyen en su capacidad restauradora Correlación directa con su profundidad

43 Efectos cognitivo-conductuales Privación TOTAL : - Alteración de la atención (oscilación del nivel de vigilancia) micro-sueños - falta de motivación los déficits cognitivos aparecen a partir de las 40 h de PT

44 Efectos cognitivos Privación TOTAL corta (34-36 h) provoca déficits cognitivos sin efectos permanentes > 48 h: deterioro de la alerta y de la atención

45 Rendimiento cognitivo y PS PS larga: Tareas verbales Tareas cognitivas complejas Tareas frontales los síntomas desaparecen con la recuperación de sueño

46 Efectos de la privación de sueño Los adultos sanos pueden tolerar una PP de 2-3 h diarias Los déficits de vigilancia/ rendimeinto se acumulan si el TTS < 5 h durante varias semanas La cantidad mínima diaria tolerada: 4-5 h

47 PS y rendimiento cognitivo Privación de sueño selectiva: Privación de REM : - afecta el aprendizaje y la memoria - efectos similares a la privación parcial Privación de NREM: - Sueño Delta : fatiga y somnolencia alerta y rendimiento quejas físicas hipocondría

48 Efectos fisiológicos de la privación total de sueño > 11 días: Actividad SNC: Cambios EEG ( alfa, delta y theta) Temperatura corporal Desequilibrio S.N.A. Cambios metabólicos: de la tolerancia a la glucosa e insulina; cortisol; grelina leptina obesidad y diabetes respuesta del sistema inmune

49 Influencia de diferentes factores en la PS Ritmos circadianos Tipo de privación de sueño Edad Medicamentos Caractarísticas de las tareas Características del sujeto Características ambientales

50 Recuperación del rendimiento después de la PS Muy rápida No es proporcional a la candidad de sueño perdida (10 días en 3 noches de 8 h/sueño) El sueño de ondas lentas aumenta

51 CONCLUSIONES I El sueño es necesario como el agua y la comida, no está claro porqué es requerido y mantenido evolutivamente Trabajos recientes sugieren roles múltiples, correlación con cambios en la plasticidad neuronal del cerebro, y cambios extensos en la expresión de los genes

52 CONCLUSIONES II El sueño es una conducta que se caracteriza por una desconexión reversible del medio (cuando dormimos estamos off-line ) y a menudo, pero no siempre, inmóviles El sueño está presente en todas las especies estudiadas (de las moscas a los humanos) El sueño acontece muy pronto en el desarrollo, está estrechamente regulado (homeostáticamente) e irresistiblemente (no se puede postponer indefinidamente), Su pérdida conduce a consecuencias negativas en las funciones cognitivas

53 CONCLUSIONES III Función restauradora: Duración del sueño/ continuidad Privación de sueño: impacto cognitivo-emocional impacto psicológico

54 Qué queda por resolver? La regulación homeostática y circadiana: es independiente o está intimamente ligada? se ha demostrado que la privación de sueño altera la expresiñon de los genes circadianos El problema del sueño REM