¿Por qué soñamos?

Bartolo LuqueDpto. Matemática AplicadaETSI Aeronáuticos, UPM

¿Por qué dormimos?¿Cuándo y cómo dormimos?

Cronobiología

Ritmos ultradianos Ej.: ¡Hambre!

Ritmos que ocurren más de una vez por día (secreción de hormonas, orina,...)

Los periodos pueden ser de minutos a horas.

Ritmos infradianos: Ej.: el ciclo menstrual

Gobernado por hormonas (28 días).

McClintock (1971): Los ciclos de varias mujeres pueden sincronizarse a través de las feromonas femeninas o masculinas.

Ritmos circanuales: Ej.: Hibernación

Ritmos de alrededor o más de un año.

Desorden afectivo estacional (Seasonal Affective Disorder-SAD):

Depresiones severas durante los meses de invierno. Variación estacional de la producción de melatonina.

Común en latitudes muy al norte, donde los días se hacen muy cortos. Fototerapia.

Ritmos circadianos Ej.: temperatura del cuerpo

Los ritmos circadianos son ciclos de alrededor de un día.

Ritmo de Vigilia-Sueño

"El cerebro humano tiene el tamaño de un coco, la forma de una nuez, el color del hígado sin cocer y la consistencia de la mantequilla fría".El nuevo mapa del cerebro, Rita Carter.

RM animada de una sucesión de cortes sagitales del cerebro humano.

El núcleo supraquiasmático (SCN), una pequeña área en la base del cerebro, es la responsable de los ritmos circadianos, hace de reloj biológico. Las células del SCN generan ritmos de actividad de aproximadamente 24 horas, incluso si son separadas del cuerpo. El ciclo de sueño-vigilia está gobernado por el SCN, regulado en parte por la hormona melatonina secretada por la glándula pineal.

Dormir está sincronizado con eventos externos como el ciclo día-noche. Pero estímulos como la luz, la comida o el trabajo nos inducen a despertarnos o dormir a "destiempo".

En ausencia de estímulos externos, los humanos tienden a periodos de ~25 horas que varían con la edad.

«Reseteo» del reloj biológico: cuando viajamos hacia el este sufrimos más el jet lag que cuando viajamos hacia el oeste.

Como en el caso del jet lag, la dirección del cambio de turno en el trabajo es crítica. Desplazar el horario de trabajo hacia adelante (en sentido horario) es más sencillo que hacia atrás.

"I don't like Mondays" Horarios de trabajo en rotación.

¿Cuánto dormimos?Algunos individuos necesitan más y otros menos que las típicas 8 horas por noche.

• Nosomníacos - duermen menos, pero no se sienten cansados por ello durante el día.

• Insomníacos - tienen el deseo normal de dormir, pero son incapaces y se sienten cansados durante el día.

El gran problema del sueño con los bebés...

Los recién nacidos alternan vigilias y siestas a lo largo de todo el día. A los pocos meses consolidan un largo periodo de sueño, aunque continúan con una siestecita o dos. Y a medida que la gente se hace mayor, la cantidad de sueño va decreciendo.

¿Es usted un madrugador o un trasnochador?

Parece que los humanos caen en un "continuo". Hay madrugadores, trasnochadores y gente sin preferencias. Y van cambiando con la edad:

Muchos adultos son trasnochadores o neutrales.La mayor parte de gente mayor de 65 años es madrugadora.Diferencias semejantes se han detectado en ratas de laboratorio (Winocur & Hasher, 1999.)

Edad en años

Madrugadores

Noctámbulos

Patrones durante el sueño

Cuando dormimos no permanecemos tan pasivos como la mayor parte de la gente piensa... Las neuronas no descansan. ¿Cómo lo han descubierto los científicos?

Electroencefalograma (EEG)

Los electrodos colocados sobre el cuello cabelludo proporcionan una burda lectura de la actividad eléctrica del cerebro.

Es burda porque representa la suma de los potenciales sinápticos

de un enorme número de neuronas. No se miden corrientes, sino diferencias de voltaje entre distintas partes del cerebro.

Electroencefalograma (EEG)

Los EEG son un índice basto de los estados psicológicos. Pero tienen ventajas sobre otros métodos: no son invasivos y tienen una gran resolución temporal.Pero también tiene otros problemas: no correlación espacial, condiciones artificiales de laboratorio...

Medidas de EEG en el laboratorio

Medidas de la actividad eléctrica del cerebro.

Medidas del movimiento ocular a través de un electrodo cercano al ojo.

Medidas de la actividad eléctrica de los músculos.

Hans Berger demostró en 1929 que la actividad eléctrica de los cerebros despiertos y dormidos no es la misma.

Señal temporal de referencia

EEG (1924) Amplitudy

Frecuencia

EEG Despierto: baja amplitud, alta frecuencia, ondas beta

irregulares.

EEG Dormido profundamente: gran amplitud, baja frecuencia,

ondas delta.

Despierto pero no atento (amodorrado): alta amplitud y ondas alfa regulares.

Dos estados asociados con la vigilia:

Despierto y atento: baja amplitud, alta frecuencia y ondas beta irregulares.

Después de muchos registros de personas durmiendo, este es el perfil típico de una noche

de 8 horas en un adulto:

Cuando nos acostamos el cuerpo se relaja y la actividad del cerebro disminuye. Empezamos a adormecernos y perdemos la consciencia. Estamos en la fase NREM 1.

Es fácil despertarnos (fase de sueño ligero). Nuestros ojos se mueven lentamente y la actividad muscular se ralentiza. Si se nos despierta recordamos solo fragmentos de imágenes (Arenofsky, 2004).

En la fase NREM 2 las ondas cerebrales se hacen más lentas y aparecen unas ondas nuevas llamadas complejos K. Finaliza el sueño ligero y se produce la entrada real al sueño.

Representa el 50% del ciclo de sueño. En esta fase la actividad ocular está ausente. La respiración y el ritmo cardíaco se ralentizan y la temperatura corporal baja. (Arenofsky, 2004)

NREM 3: Seguidamente empieza el "sueño profundo" (o sueño lento). Baja la presión sanguínea y la temperatura corporal. Se ralentiza el corazón. La actividad del cerebro consiste principalmente en unas ondas lentas (las ondas Delta) que lo "sincronizan".

Conforme pasamos por las fases NREM 2, NREM 3 y NREM 4 nos hacemos más insensibles al mundo exterior y disminuyen nuestros procesos mentales. Cuesta despertarnos y cuando lo hacemos nos sentimos groggy.

Al terminar el periodo NREM 4 nos movemos (por ejemplo cambiando de lado) , el cerebro se empieza a activar, los ojos de mueven de un lado a otro, la respiración se hace irregular, y pueden producirse rápidas contracciones (sobre todo de las manos y el rostro). Entramos en fase REM.

En 1953 Eugene Aserinsky y Nathaniel Kleitman descubrieron el sueño REM (Rapid Eye Movement). Hoy en día se consideran los fundadores de la investigación fisiológica moderna del sueño.

El propio Kleitman como sujeto de estudio del sueño.

Actividad beta 13-20hz.

Durante la fase REM (también llamado sueño activo), el cerebro presenta una actividad muy similar a la de la vigilia, con la gran diferencia de que caemos en una atonalidad o relajación muscular casi total.

Michel Jouvet llamó a la fase REM sueño paradójico. Hay una contradicción entre el incremento del movimiento de los ojos, el ritmo cardíaco, etc y el cuerpo en un estado cercano a la parálisis.

En la fase REM, en la mujer se humedece la vagina y aparece erección clitoriana. En el hombre se produce erección, tumescencia nocturna del pene.

Diagnosticar si una disfunción eréctil es de origen orgánico o psicológico.

Cuando se despierta una persona que se encuentra en estado REM, el 75% de las ocasiones asegura estar soñando (Dement and Kleitman, 1957).

William C. Dement demostró que en la fase REM es en la que se producen los sueños.

Durante el periodo NREM (sueño lento) se recuerdan un 30% aproximadamente de las veces alguna actividad, pensamientos, etc., pero no sueños como tales: sólo se dan en el 15% de las ocasiones recordados en forma vaga y poco coherente. (Green, 1994)

Al finalizar la fase REM se recorre la fase NREM de nuevo pero en sentido inverso. Y se repite el ciclo. Un ciclo completo dura aproximadamente unos 90 minutos con un total de unos 4 o 5 ciclos ultradianos durante una noche.

Al transcurrir la noche los sueños son más vívidos; la fase REM se hace más larga (empieza con una duración de unos 10 minutos, acabando en unos 30 minutos aproximadamente) y las fases NREM se hacen más cortas. En total estamos, aproximadamente un 20% de la noche (unos 100 minutos) en fase REM.

Los patrones humanos de sueño cambian con la edad.

El tiempo que dormimos se reduce con la edad y se incrementan el número de despertares. La mayor reducción se produce en las fases 3 y 4. A los 60 años se pasa a la mitad que a los 20. A los 90 las fases 3 y 4 prácticamente desaparecen.

Resumiendo: Existen dos tipos de sueño muy distintos, que se van alternando durante la noche: El sueño NREM [Slow-wave sleep (SWS)] y el sueño REM. Es durante este último que se dan los sueños. Pasamos unos 100 minutos por noche soñando. A los 60 años hemos pasado 1/3 de nuestra vida durmiendo y más de 4 años en el increíble mundo de los sueños.

Evidentemente no podemos pedirle a un gato que nos cuente sus sueños...

¿Sueñan los animales?

Pero cuando se hacen medidas de los EEG en la mayor parte de los mamíferos, observamos los mismos patrones que en los humanos, incluida la fase REM donde nosotros soñamos...

Las neuronas del puente envían mensajes inhibitorios al cordón espinal durante el sueño REM.

Estas señales inhiben las neuronas motoras de los grandes músculos. Dañando el puente se sigue observando la fase REM, pero entonces no se produce la inhibición de los músculos…

El gato empieza a dormir, pasa por las 4 fases NREM y entra en la fase REM, pero entonces no se produce la inhibición de los músculos.

¿Sueñan los animales?

Experimentos de Jouvet (1967)

El gato está dormido pero levanta la cabeza y empieza a explorar el espacio. No es consciente de lo que realmente hay a su alrededor, porque no percibe un trozo de carne o cualquier otro objeto que pongamos a su alrededor.

¿Sueñan los animales?

Y así vemos cómo "interpreta" su sueño: parece seguir con la cabeza y con los ojos algún objeto imaginario que se desplaza, intenta cazar, se enfurece, etc.

Los sueños parecen haber sido inventados por la evolución al mismo tiempo que la auto-regulación de la temperatura corporal, pues se observan en las aves y mamíferos pero no en los anfibios y reptiles. Aunque no todos los mamíferos sueñan...

Los mamíferos marinos no muestran sueño REM, tal vez porque relajar los músculos es incompatible con la necesidad de respirar en la superficie.En los delfines, p. ej., solo un hemisferio cerebral entra en SWS por vez, mientras el otro permanece despierto. (Jouvet, 1999).

El sueño de las diferentes especies indica claves sobre la evolución del sueño

• Casi todos los mamíferos terrestres muestran sueño REM y SWS, excepto el equidna—un monotrema, un mamífero ovíparo— que no muestra sueño REM.

Monotremas, marsupiales y placentarios.

Muchos pájaros duermen con un ojo abierto. Si duermen cerca unos de otros...

Los humanos, en cierto modo, también hacemos algo parecido: dormimos peor si lo intentamos en un sitio desconocido o posiblemente peligroso.

Privación del sueño.

Una manera de descubrir cuán importante es dormir para los humanos o lo animales consiste en privarlos del sueño y ver qué sucede...

Podemos suponer que el tipo de problemas que sufre alguien privado del sueño son justamente los que pretende prevenir el dormir.

Los experimentos de privación del sueño demuestran que produce agresividad, irritabilidad, desorientación y dificultad de concentración...

Efecto rebote después de 11 días despierto.

Dement (1960): algunos sujetos fueron privados de sueño REM durante un periodo de varios días y otros fueron privados del sueño NREM.

El efecto de la privación de sueño REM fue más severo. Más incremento de la agresividad, la irratibilidad y dificultad de concentración y episodios de desorientación.

Entraron en fase REM 12 veces la primera noche y 26 en la séptima. Cuando se les dejó dormir libremente tuvieron mucho más sueño REM del habitual (efecto rebote REM).

La privación del sueño está correlacionada con una depresión del sistema inmune. P. ej.: Sujetos que durmieron tan solo 4 horas durante 4 noches produjeron la mitad de anticuerpos que en situación normal frente a una infección gripal. (Weintraub, 2004).

Beneficios para el sistema cardiovascular: los hombres que duermen 5 horas o menos por noche tienen el doble de posibilidades de un ataque al corazón que los que duermen 8 horas.

Jouvet (1967) y más experimentos con gatos: técnica del florero invertido en agua...

Los gatos acababan muriendo: la falta de sueño REM acaba siendo fatal.

¿Por qué?

Muy recientemente, en 1996, se descubrió una enfermedad genética extremadamente rara, llamada insomnio familiar fatal. La enfermedad se inicia repentinamente con un insomnio progresivo, que empeora hasta llegar a una situación de pérdida casi absoluta del sueño. El enfermo muere en un plazo medio de 15 meses...

¿Por qué dormimos?

Pero eso no nos dice verdaderamente por qué soñamos... Podemos preguntarnos antes, por qué tantos seres vivos duermen si en ese estado son tremendamente vulnerables.

Aquí los científicos muestran cierto consenso...

Teoría de la restauración

Función del sueño: restaurar tejidos y ahorrar energía (básicamente motivos de reparación fisiológica y bioquímica).

De modo que cuando un animal no duerme su salud física o mental se deteriora.

Tres mecanismos básicos:

(i) La necesidad de reparar averías y eliminar sustancias no deseables que se acumulan en el cuerpo durante la actividad en vigilia.

(ii) Llevar adelante procesos esenciales de síntesis bioquímica que son ineficientes o imposibles mientras estamos despiertos.

(iii) Permitir recobrar componentes neurales o caminos fatigados durante la actividad.

Teoría ecológica.

Quizás dormimos porque nos fue útil en el pasado para nuestra supervivencia... Webb (1982): dormir más nos da más oportunidad de sobrevivir y por eso ha sido un rasgo seleccionado (teoría de la hibernación).

Conservar energía cuando la búsqueda de comida ha finalizado o se hace difícil (disminuye la temperatura...)

Evitar daños por predadores nocturnos o accidentes por falta de luz.

Todos los mamíferos duermen. Puesto que en ese estado son tremendamente vulnerables (sobretodo en fase REM), probablemente tiene una función evolutiva importante:

Predice que las especies dormirán tiempos distintos en función de sus requerimientos de comida y de sus actividades (predadores o depredadores).

Pero, ¿por qué soñamos?

Tratar de descifrar lo que pueden decirnos sobre nosotros mismos o sobre nuestro futuro ha sido una actividad popular para quienes creen que los sueños son una suerte de ventana a nuestro pensamiento. El psicoanálisis de Freud tuvo el mérito de ser la primera teoría que abordó el sueño. Para Freud los sueños eran expresiones no reprimidas o deseos del inconsciente. Sin embargo, el psicoanálisis no cumple los requisitos de una teoría científica y con el avance de la neurociencia ha quedado en franca decadencia.

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El sonambulismo y los terrores nocturnos (que afecta en su mayoría a niños pequeños) ocurre en estas últimas fases NREM, que a diferencia de las pesadillas no se recuerdan cuando nos despertamos.Alucionaciones hipnogógicas: el cuerpo se paraliza y sólo funcionan los músculos de los ojos, el cerebro y la respiración.

En este estado, se experimenta la sensación de estar despierto y percibir sensaciones como si fuesen reales, cuando en realidad son producto de nuestra imaginación. Por lo tanto, si soñamos que nos hacemos daño con algo, percibimos el dolor como si fuese real. Muchas veces, al estar paralizados y despertarnos, durante unos instantes se tiene la sensación de que alguien nos impedía movernos o hablar, lo que se asocia a fenómenos paranormales.

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La industria del sueño

Sueños proféticos...Probablemente como reacción al psicoanálisis en los 80 se puso de moda una hipótesis que dice que los sueños son consecuencia de la actividad aleatoria de nuestro cerebro en la fase REM. La naturaleza bizarra de los sueños se debería a que nuestro cerebro se esfuerza en encajar informaciones fortuitas en una historia mínimamente coherente. Pero hoy la hipótesis no tiene mucho predicamento.

Probablemente como reacción al psicoanálisis en los 80 se puso de moda una hipótesis que dice que los sueños son consecuencia de la actividad aleatoria de nuestro cerebro en la fase REM (Hipótesis de la Activación-síntesis de Hobson and McCarley, 1977)

La naturaleza bizarra de los sueños se debería a que nuestro cerebro se esfuerza en encajar informaciones fortuitas en una historia mínimamente coherente. Pero hoy la hipótesis no tiene mucho predicamento...

Los científicos, estadísticas en mano, han descubierto la sopa boba. A saber: que muchos de nuestros sueños tienen que ver con problemas de nuestra vida: divorcios, la muerte de un ser querido, un deseo sexual insatisfecho...

Y lo que es más todavía: ¿cómo explicar bajo esta teoría esto que va a sonar?

Creatividad en los sueños

• Otto Loewi: soñó un experimento sobre la transmisión nerviosa que probara que era química y no eléctrica.

• Kekule y el benzeno.• Beatles, ‘Yesterday’ un sueño de Paul

McCartney .

Así que surgieron otras propuestas, como que frente a la sobrecarga de información que recibe el cerebro, el sueño permite eliminar asociaciones espurias y eliminar información indeseada. La memoria se crea en las redes neuronales del cerebro a través de mecanismos de refuerzo de conexiones. Dormir es una manera de fijar las conexiones, incentivando unas y reduciendo otras.

Soñamos para olvidar (Hipótesis del aprendizaje inverso Crick and Mitchison (1983)

Se hace difícil pensar que esto sea resultado del azar...

Cuando reducimos la cantidad de horas de sueño nuestro cerebro no tiene tiempo de limpiar la casa propiamente.

En un estudio canadiense (Stickgold, 2004) se hacía participar a un grupo de personas en un juego de lógica. Para "celebrarlo" la mitad se iban a la cama borrachos.

Aquellos que bebieron perdieron un 40% más que los sobrios cuando volvieron a jugar el mismo juego al día siguiente. Una explicación: el alcohol suprime el sueño REM, y una cierta cantidad de REM es necesario para la memoria retentiva.

En esa línea va la hipótesis de la consolidación de la memoria, que nos dice que dormir y soñar nos permite fijar en la memoria lo que aprendemos en la vigilia...

Los sueños son una forma de "entrenamiento simulado" o "sesiones prácticas" donde desplegamos nuevas estrategias de supervivencia frente a nuevos datos o situaciones.

Eso explicaría por qué en los sueños aparecen temas donde uno mismo se enfrenta a sus miedos, inseguridades, celos, amores, etc.

Entrenamiento simulado Teoría de la estrategia de supervivencia Winson (1997)

Visualización deportiva: cuando imaginamos algo visual y manipulamos con la mente la imagen, se activa la corteza visual. Simplemente al imaginar las acciones involucradas en una tarea motora repetitiva, la actividad de la corteza motora aumenta.

Apoyo a la tesis del papel evolutivo de los sueños REM:

Los recién nacidos pasan alrededor de ocho horas diarias durmiendo sueño REM y este periodo va decreciendo a lo largo de la vida.

Que el sueño REM proporciona el mecanismo para representarse y lidiar a través de los sueños con una gran cantidad de estímulos reales provenientes del ambiente parece plausible.

El hecho de que los niños experimenten este tipo de sueño desde recién nacidos está relacionado con el desarrollo general de habilidades mentales como la percepción, el lenguaje y la memoria.

Estos siameses comparten el cuerpo, sin embargo uno permanece despierto mientras otro duerme. (Photo by Yale Joel, Life Magazine. © Time, Inc.)

Combinar esta hipótesis con la genética.

Según algunos científicos el sueño REM permitiría combinar instrucciones genéticas con experiencia en ese simulador que son los sueños.

Un componente hereditario sería activado a diario para decidir qué nueva información debe ser adquirida.

Eso podría ser una explicación para los comportamientos innatos que observamos en muchos animales, incluso en aquellos que han vivido en cautividad...

Una especulación interesante Jouvet (REM y genes).