El primer monitoreo de la actividad cerebral en un pez cebra arroja resultados similares a los humanos.

Desde hace muchos años los científicos han sabido que los peces, los nematodos, los pulpos y otros animales tienen periodos de descanso que recuerdan al sueño. Nadie podía medir la actividad eléctrica de los cerebros de esos animales para ver si descansaban igual que los mamíferos, hasta ahora.

Pero antes, ¿Qué es el sueño REM?

El sueño en los mamíferos, aves y lagartos se caracteriza por tener varias etapas con señales eléctricas específicas. Por ejemplo, durante el sueño de ondas lentas, el cerebro esta mayormente silencioso, la frecuencia cardiaca disminuye y los músculos se relajan. Pero, durante el sueño REM (Rapid Eye Movement) el cerebro se ilumina con actividad casi como si estuviera despierto, hay una rápida contracción de los ojos, el corazón late erráticamente, pero los músculos están paralizados.

Con lo anterior mencionado, investigadores informan que el pez cebra que duerme tiene una actividad cerebral similar a la del sueño de onda lenta profunda y al movimiento rápido de los ojos, o REM. También, mientras se realizaba el estudio pueden haber localizado las células que inician el sueño REM.

El estudio está a cargo del neurocientífico de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford, Louis C. Leung, quien dice que “el sueño puede haber evolucionado bajo el agua”.

“Estas señales (del sueño) realmente tienen funciones similares importantes, aunque no sepamos que son ya que han sobrevivido a cientos de millones de años de evolución”. – Louis C. Leung

Este descubrimiento sugiere que los fundamentos del sueño evolucionaron hace al menos 450 millones de años, lo cual seria 150 millones de años antes de lo que los científicos pensaban cuando descubrieron que los lagartos duermen igual que los mamíferos y aves.

¿Cómo llevaron a cabo el experimento?

Leung junto con un grupo de científicos desarrollaron un sistema para medir la actividad eléctrica de los cerebros de los peces mediante ingeniería genética para que se produzca una molécula fluorescente que se encienda cuando encuentra calcio y que se libere cuando las células nerviosas y los músculos estén activos.

Posteriormente al seguir los destellos de luz en el cuerpo, los investigadores rastrearon la actividad cerebral y muscular en las larvas de peces, esto con ayuda de un microscopio de hoja de luz.

Anterior a esa fase del experimento, los investigadores tenían que “arrullar” a los peces para mantenerlos dormidos bajo el microscopio. Para lograr eso el equipo agrego medicamentos que provocaban el sueño en mamíferos al agua de los peces. En otros experimentos, los investigadores privaban de sueño a los peces por una noche o los mantenían con mucha actividad durante el día, obteniendo como resultado que indiferentemente de los métodos utilizados para inducir la siesta los resultados eran los mismos.

Los científicos encontraron que los peces dormidos tienen dos tipos diferentes de actividades cerebrales mientras duermen. Uno similar al sueño de ondas lentas, y otro similar al sueño REM, el cual los investigadores nombraron “sueño de ondas de propagación” que se caracterizó por una actividad cerebral frenética que se propaga como una onda a través del cerebro.

Los científicos llaman “similares” a las dos fases del sueño ya que hay algunas diferencias menores entre la forma en que duermen los peces y los mamíferos. La única característica de la que carecen los peces es el movimiento rápido de los ojos.

Las células culpables de desencadenar la actividad cerebral similar al REM en los peces son las células que se encuentran en espacios huecos llamados ventrículos profundos. Estas células ependimales sumergen los cilios en forma de dedo en el liquido cefalorraquídeo que baña los ventrículos y el sistema nervioso central, aunque no esta claro como se comunican las células ependimales con el resto del cerebro para desencadenar una actividad similar al REM.

Dichas células también se encuentran en los mamíferos, pero nadie ha podido analizar a profundidad esa parte en el cerebro de los mamíferos para determinar si las células desempeñan un papel en el sueño. Por lo que conocer sobre estas células podría ayudar a los investigadores a desarrollar mejores ayudas para dormir.

Referencias

L. C. Leung et al. Neural signatures of sleep in zebrafish. Nature. Published online July 10, 2019. doi:10.1038/s41586-019-1336-7.