«Era literalmente cierto: iba por la vida dormido. Mi cuerpo no sentía nada más que un cadáver ahogado. Mi propia existencia, mi vida en el mundo, parecía una alucinación. Un viento fuerte me hacía pensar que mi cuerpo estaba a punto de ser arrastrado al fin de la tierra, a alguna tierra que nunca había visto ni oído, donde mi mente y mi cuerpo se separarían para siempre»
-De Sleep, de Haruki Murakami, 1989
Todos hemos pasado por eso. Te vas a la cama, cierras los ojos, cubres tu mente y esperas a que la conciencia se desvanezca. Un intervalo eterno más tarde, te despiertas, renovado y listo para afrontar los retos de un nuevo día (¡fíjate en que nunca puedes pillarte a ti mismo en el acto de perder la conciencia!) Pero a veces tu mundo interior no se apaga: tu mente permanece hipervigilante. Das vueltas en la cama pero no encuentras el bendito alivio del sueño. Las razones de la falta de sueño pueden ser muchas, pero las consecuencias son siempre las mismas: al día siguiente estás fatigado, tienes sueño, te echas la siesta. La atención se desvía, tu tiempo de reacción se ralentiza, tienes menos control cognitivo-emocional. Afortunadamente, la fatiga es reversible y desaparece después de una o dos noches de sueño sólido.
Pasamos aproximadamente un tercio de nuestras vidas en un estado de reposo, definido por una relativa inmovilidad del comportamiento y una menor capacidad de respuesta a los estímulos externos. De forma acumulada, esto supone varias décadas de sueño a lo largo de la vida de una persona media. Ah, sé que estás pensando: «¿No sería estupendo que redujéramos este tiempo «perdido» para poder hacer más? Cuando era más joven, yo también vivía según el lema «Puedes dormir cuando estés muerto». Pero me he dado cuenta de que, para gozar de una salud física y mental óptima a largo plazo, necesitamos dormir.
Los seres humanos comparten esta necesidad de sueño diario con todas las criaturas multicelulares, como sabe cualquiera que se haya criado con perros, gatos u otros animales domésticos.
Se puede comprender la importancia del sueño contemplando el propio proceso biológico. El sueño se regula homeostáticamente con una precisión exquisita: la presión para ir a dormir se acumula durante el día hasta que nos sentimos somnolientos por la noche, bostezamos continuamente y damos una cabezada. Si se les priva del sueño, los seres humanos experimentan una necesidad finalmente irresistible de buscar el reposo; de hecho, se convierten en «borrachos de sueño». Un término más antiguo del siglo XIX, más cercano a la verdad, es «agotamiento cerebral», el cerebro exige su descanso.
En mi última columna de Consciousness Redux, describí cómo los clínicos definen el sueño registrando las ondas cerebrales de una red de sensores de electroencefalograma (EEG) colocados en el cuero cabelludo del durmiente . Al igual que la superficie del mar, el cerebro eléctrico está incesantemente en movimiento, reflejando los diminutos temblores invisibles en la corteza cerebral bajo el cráneo que son recogidos por los electrodos del EEG. El sueño de movimientos oculares rápidos (REM) se caracteriza por ondas cerebrales de bajo voltaje, entrecortadas y rápidamente cambiantes (paradójicamente, también típicas de la vigilia relajada), mientras que el sueño no REM se caracteriza por ondas de mayor amplitud que suben y bajan lentamente. De hecho, cuanto más profundo y reparador sea el sueño, más lentas y grandes serán las ondas que reflejen la actividad ociosa y reparadora del cerebro. Estas oscilaciones de voltaje, denominadas ondas delta, pueden ser tan lentas como una vez cada cuatro segundos y tan rápidas como cuatro veces por segundo (es decir, en el rango de frecuencia de 0,25 a cuatro hercios). La sintonización de la descarga de neuronas individuales durante el sueño profundo revela períodos discretos de desconexión, cuando las células nerviosas dejan de generar cualquier actividad eléctrica durante 300 a 400 milisegundos. Estos periodos de silencio recurrentes, sincronizados en amplias zonas del córtex, son el sello celular del sueño profundo.
Microsueño
Mi última columna, «Dormir con medio cerebro», destacaba la creciente conciencia de los investigadores del sueño de que estar despierto y dormido no son fenómenos de todo o nada. El hecho de estar dormido no implica necesariamente que todo el cerebro esté dormido. A la inversa, como describiré ahora, también hemos aprendido que incluso cuando se está despierto, todo el cerebro puede no estarlo.
Un ejemplo de la intrusión del sueño en la vigilia son los breves episodios de sueño conocidos como microsueño. Estos intervalos pueden ocurrir durante cualquier tarea monótona, ya sea conducir largas distancias a través del país, escuchar a un orador zumbando o asistir a otra reunión departamental interminable. Estás somnoliento, se te caen los ojos, los párpados se cierran, la cabeza se mueve repetidamente hacia arriba y hacia abajo y luego se levanta de golpe: tu conciencia se desvanece.
En un experimento que intentaba explorar esta condición, los participantes tenían que seguir un objetivo que se movía aleatoriamente en un monitor de ordenador con un joystick durante 50 minutos. Aunque es sencilla, esta tarea visuomotora exige una atención ininterrumpida que resulta difícil de mantener después de un tiempo. De hecho, los participantes tuvieron una media de 79 episodios de microsueño por hora, que duraban entre 1,1 y 6,3 segundos cada uno, con el consiguiente descenso del rendimiento. El microsueño se manifiesta en el registro del EEG por un cambio descendente de la actividad dominada por la banda alfa (rango de 8 a 13 Hz) a las oscilaciones en la banda theta (4 a 7 Hz).
Perjudicialmente, los sujetos suelen creer que están alerta todo el tiempo durante el microsueño sin recordar ningún período de inconsciencia. Este error puede ser peligroso para alguien en el asiento del conductor. El microsueño puede ser fatal cuando se conduce o se maneja maquinaria como trenes o aviones, hora tras hora tediosa. Durante un episodio de microsueño, todo el cerebro se duerme brevemente, lo que plantea la cuestión de si partes del cerebro pueden dormirse por sí mismas, sin que todo el órgano sucumba al sueño.
De hecho, los neurocientíficos de origen italiano Chiara Cirelli y Giulio Tononi, que estudian el sueño y la conciencia en la Universidad de Wisconsin-Madison, descubrieron «neuronas somnolientas» en animales de experimentación que no mostraban ninguna manifestación conductual de sueño. En esta investigación, se implantaron microhilos a 11 ratas adultas en su corteza motora frontal, que controla el movimiento. Insertados en el tejido cortical, los sensores recogían tanto el voltaje llamado potencial de campo local (LFP), similar al EEG, como la actividad de los picos de las células nerviosas cercanas. Como era de esperar, cuando se estaba despierto, el LFP estaba dominado por ondas rápidas de baja amplitud que se distinguían fácilmente de las ondas más grandes y lentas características del sueño profundo no REM.
A nivel de neuronas individuales, las células corticales de los animales despiertos charlaban de forma irregular y entrecortada durante un periodo prolongado. Por el contrario, durante el sueño profundo, las neuronas corticales experimentaron pronunciados periodos de «encendido» de la actividad neuronal y tiempos de «apagado» durante los cuales están en silencio. Esta reticencia neuronal se produce simultáneamente en toda la corteza. Se alterna con periodos regulares de encendido, dando lugar a las ondas cerebrales ascendentes y descendentes que son el sello distintivo del sueño profundo.
Conociendo todo esto, los investigadores decidieron indagar más. En lugar de dejar que las ratas se durmieran a la hora habitual de acostarse, los experimentadores hicieron que los animales participaran en una versión roedora de los videojuegos nocturnos, exponiéndolos continuamente a juguetes y otros objetos para que los olieran, exploraran y jugaran con ellos. Les daban golpecitos en la jaula y evitaban que adoptaran una postura de sueño o se adormecieran. Después de cuatro horas de tal excitación, las ratas pudieron finalmente dormir.
Como se esperaba de estudios anteriores en animales y humanos, al final de la fase de privación del sueño, el LFP comenzó a cambiar a frecuencias más bajas, compatibles con la idea de que la presión para que los animales durmieran aumentaba constantemente. Sin embargo, una inspección más detallada de las firmas eléctricas reveló algo inesperado: periodos ocasionales, esporádicos y silenciosos de todas o la mayoría de las neuronas de la región cerebral registrada sin que los animales mostraran manifestaciones conductuales o de EEG de microsueño. Estos breves episodios de desconexión solían estar asociados a ondas lentas en la LFP. Lo contrario ocurrió durante el sueño de recuperación, hacia el final de este período de seis horas, cuando la presión para dormir presumiblemente había disminuido. En este punto, las ondas grandes y lentas en la LFP se volvieron más infrecuentes, y la actividad neuronal se volvió más irregular, al igual que durante la vigilia.
Parece que cuando están despiertas pero privadas de sueño, las neuronas muestran signos de somnolencia, mientras que después de horas de sueño sólido, las neuronas individuales comienzan a despertarse. Un cuidadoso análisis estadístico confirmó estas tendencias: el número de periodos de desconexión aumentó durante las cuatro horas que las ratas fueron obligadas a permanecer despiertas, y la dinámica opuesta se produjo durante el sueño de recuperación.
Una pregunta era si alguna neurona se dormía independientemente de cualquier otra neurona. ¿O se trataba más bien de un fenómeno global, en el que todas las neuronas pasaban simultáneamente a un periodo de desconexión? La respuesta, obtenida mediante la implantación de un segundo conjunto de microhilos en una segunda región cortical -la corteza parietal, una región muy distinta de la corteza motora- fue «sí» a ambas preguntas.
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Es decir, a veces las neuronas de ambas regiones se apagaban juntas, mientras que otras veces lo hacían de forma independiente. Sin embargo, a medida que se acumulaba la presión del sueño, tras varias horas de mantenerse despierto, la actividad neuronal durante la privación del sueño sí se sincronizaba más globalmente (como ocurre en el sueño profundo). Asimismo, cuanto más tiempo dormía el animal durante el periodo de recuperación, menos probable era que se detectaran simultáneamente ondas lentas en ambos sitios corticales. Los grupos de neuronas pueden ser reclutados más fácilmente para producir las oscilaciones lentas que constituyen el sueño profundo cuando la presión del sueño es alta.
Estos resultados pintan una visión más matizada de la vigilia y el sueño que la prevaleciente, en la que ambas condiciones eran consideradas como estados de conciencia globales, de todo o nada. En cambio, estos datos, reforzados por las grabaciones de neuronas individuales de pacientes con microelectrodos implantados, como los que se utilizan ocasionalmente en el tratamiento de la epilepsia, sugieren que incluso cuando el sujeto está despierto, las neuronas del individuo pueden cansarse y ocasionalmente desconectarse. Cuanto mayor sea la presión del sueño, más probable será que esto ocurra simultáneamente en muchos lugares del córtex. Por el contrario, después de muchas horas de sueño reparador, algunas de estas neuronas se desacoplan de estas oscilaciones de todo el cerebro y comienzan a despertarse.
Pero con las neuronas que se desconectan durante la privación del sueño, ¿no debería haber algún deterioro en el rendimiento? Después de todo, estas neuronas deben servir para algo, y si se adormecen, algo debería sufrir. Para investigar esta cuestión, Cirelli, Tononi y sus colaboradores entrenaron a las ratas para que alcanzaran con una de sus patas delanteras a través de una estrecha abertura para agarrar una bolita de azúcar en un estante. Si se hace con torpeza, la bolita se cae y ya no se puede recuperar.
El aprendizaje de esta tarea compromete un sector concreto del córtex motor que sufre cambios como consecuencia del entrenamiento. Buscando periodos de desconexión mientras el animal alcanza las golosinas, los investigadores descubrieron que es más probable que estas lagunas en el disparo neuronal se produzcan en la corteza motora una fracción de segundo antes de un intento fallido de coger la bolita, en comparación con cuando la rata coge con éxito una golosina. De hecho, la ocurrencia de un único periodo de desconexión redujo en más de un tercio las probabilidades de éxito del ensayo. Estos efectos se limitaron a la corteza motora y no se observaron en la corteza parietal, que no está involucrada en la tarea de alcance. A medida que los animales estaban más privados de sueño, su rendimiento general se resentía, como es típico de los seres humanos privados de sueño.
Sueño local
Lo que este estudio descubrió es la existencia del sueño local durante la privación del sueño: grupos corticales aislados de neuronas que se desconectan brevemente mientras el animal, en todas las apariencias, continúa moviéndose y haciendo lo que hace. Es más probable que el sueño local se produzca si esas neuronas participan activamente, como ocurre cuando se aprende a coger una bolita de azúcar. Las neuronas también se cansan y se desconectan, un microcosmos de lo que le ocurre a todo el organismo.
Extrapolando a partir de estos datos, parece plausible que a medida que aumenta la presión por el sueño, la frecuencia de estos eventos de desconexión y su preponderancia en la corteza aumentan hasta que la actividad de todo el cerebro se sincroniza repentina pero brevemente y el cerebro cae en un sueño profundo: los ojos se cierran y la cabeza cabecea. El sujeto entra en el microsueño.
El sueño es un tema fascinante, aunque no podamos experimentar el sueño profundo a sabiendas, porque nuestra conciencia está desconectada. El sueño es un aspecto finamente regulado del ciclo diario de nuestro cerebro, al igual que la salida y la puesta del sol, un estado cuya función sigue siendo controvertida.
Durante el último siglo, los clínicos y los neurocientíficos han descubierto diferentes fases del sueño (movimientos oculares rápidos y no rápidos) y las distintas regiones del cerebro medio y del tronco cerebral que participan en su control. Además, estos investigadores han desmitificado la narcolepsia, cuando los pacientes se quedan dormidos de forma brusca e irresistible, el microsueño y ahora el sueño local. ¿Qué vendrá después?