Efectos organizadores de las hormonas sexuales

La existencia de dos sexos aumenta la probabilidad de variabilidad genética y permite una mayor adaptación a los medios cambiantes. La selección sexual acentúa las diferencias entre sexos. El sexo tiene una función reproductora y otra hedónica, lo cual hace que sea complejo y multifactorial.
Las hormonas sexuales (andrógenos) actúan durante el desarrollo organizando el desarrollo y la diferenciación de gónadas, órganos sexuales internos y genitales (dimorfismo sexual) y también las estructuras y vías neurales involucradas en la conducta sexual y reproductora (dimorfismo sexual en el sistema nervioso).

Los cromosomas sexuales (X e Y) dirigen la diferenciación sexual de las gónadas. Mientras que el hombre tiene los cromosomas XY, la mujer tiene los XX. En la quinta semana de gestación, el cromosoma Y activa el gen SRY (Sex-determining Region Y), responsable del factor de diferenciación testicular (TDF). Entre las 7 y las 12 semanas de gestación, las gónadas indiferenciadas se convierten en testículos y comienzan a liberar hormonas sexuales, o bien, en el caso de los cromosomas XX, se convierten en ovarios.

Las gónadas producen los gámetos y las hormonas sexuales. Las hormonas gonadales dirigen la diferenciación sexual del resto del cuerpo. Entre las 7 y las 12 semanas de gestación ya se distinguen los órganos sexuales internos. En el hombre se distingue el epidídimo, el conducto deferente, las vesículas seminales y la próstata, mientras que en la mujer se distingue el útero, la parte superior de la vagina y las trompas de Falopio. Partiendo de una situación de gónadas indiferenciadas, en el caso de los hombres el gen SRY produce el TDF y las transforma en testículos. Entonces, la producción de hormonas antimüllerianas (HAM) inhibe el crecimiento del sistema de Müller y los andrógenos (testosterona) activan y desarrollan el sistema de Wolff. En el caso de la mujer, puesto que no activa el SRY, sus gónadas se transforman en ovarios y no libera ninguna hormona sexual. Por lo tanto, nada inhibe el desarrollo del sistema de Müller, a la vez que nada activa el sistema de Wolff.

Entre las 12 y las 22 semanas se desarrollan los órganos sexuales externos (genitales). En el caso del hombre se trata del glande, el pene y el escroto, mientras que en la mujer se trata de el clítoris, la parte externa de la vagina, los labios menores y los labios mayores. Los masculinos dependen de la hormona dihidrotestosterona (DHT), mientras que los femeninos no dependen de ninguna hormona, se desarrollan por defecto.
En cuanto al dimorfismo cerebral, hay varias zonas cerebrales más grandes en un sexo que en otro. Los machos tienen más grande que las hembras el bulbo olfactorio accesorio, el núcleo del tracto olfactorio, el núcleo de la cama de la estría terminal, el núcleo medial de la amígdala, el órgano vomeronasal, el núcleo preóptico medial, el núcleo sexualmente dimorfo del área preóptica, el núcleo espinal del bulbocavernoso, el núcleo supraóptico, el núcleo ventromedial y la corteza visual. Las hembras tienen más grande que los machos el núcleo periventricular anteroventral, el locus cerúleo y el núcleo paraestriado. En humanos, los hombres tienen más grande que las mujeres el núcleo de la cama de la estría terminal, el segundo y tercer núcleo intersticial del hipotálamo anterior y el núcleo de Onuf en la médula espinal. Además, los hombres presentan una asimetría mayor en el plano temporal. Las mujeres tienen más grande que los hombres la comisura anterior, el cuerpo calloso, la masa intermedia (tálamo) y la corteza cingulada anterior.
La testosterona y sus derivados producen efectos organizadores y diferenciales. La testosterona diferencia los conductos genitales internos del macho y las características secuales secundarias del adulto. Mediante la enzima 5alpha-reductasa se convierte en DHT y diferencia los genitales externos del macho. Y por último, mediante la enzima aromatasa, se convierte en estradiol (estrógeno) y diferencia el hipotálamo del macho (dimorfismo sexual cerebral). Este proceso de transformación de testosterona a estrógeno se llama aromatización. En edad adulta, el estradiol puede actuar como factor de crecimiento, estimulando el aumento del tamaño somático y nuclear de las neuronas, modificando la cantidad de sinapsis establecidas y también la densidad de espinas dendríticas en algunas regiones del encéfalo.

Conducta sexual y parental

25 de abril: Efectos organizadores de las hormonas sexuales

Estrés y hambre

Artículo

Equilibrio hídrico y sed

Control neural del hambre

A nivel del sistema nervioso central (SNC), las sustancias que regulan el hambre y el metabolismo actúan en el tronco del encéfalo, el hipotálamo y otros centros cerebrales superiores.

En el tronco del encéfalo, el núcleo del tracto solitario (NTS) recibe información (tanto química como mecánica) de los órganos internos mediante el tracto gastrointestinal (línea verde), y también de los niveles de glucosa en sangre. Este sistema es a corto plazo.

La información que proviene de la lengua, los órganos internos, los mecanoreceptores y los niveles de glucosa se procesa en el tronco del encéfalo, concretamente en el área postrema (AP) y el núcleo del tracto solitario (NTS). Además, el tronco del encéfalo tiene receptores de glucosa que le permiten recibir información sobre los niveles de esta sustancia. Desde aquí, la información se dirige al hipotálamo.

El núcleo arqueado tiene receptores para la leptina y la insulina, que producen las señales periféricas a largo plazo que modulan la conducta de ingesta. El hipotálamo lateral controla la conducta de ingesta, mientras que el núcleo paraventricular controla los procesos vegetativos y endocrinos relacionados con el metabolismo.

Cuando el núcleo arqueado genera el neuropéptido Y (NPY) y la proteína relacionada con el péptido Agouti (AgRP), activan el hipotálamo lateral, que produce hipocretinas y hormonas concentradoras de melanina (MCH). Ambas sustancias favorecen la conducta de ingesta, a la vez que disminuyen el metabolismo mediante conexiones con el núcleo paraventricular. Por otro lado, cuando el núcleo arqueado produce pro-opiomelanocortina (POMC) y el péptido de transcripción regulada por anfetamina y cocaína (CART), inhibe el hipotálamo lateral. De esta manera, reduce la conducta de ingesta y aumenta el metabolismo, de manera inversa al proceso anterior.
Diferentes anomalías relacionadas con la leptina ocasionan trastornos de la conducta de ingesta y el metabolismo. Por ejemplo, la mutación del gen Ob, productor de leptina (proteína OB), y los defectos en el gen que codifica los receptores de leptina (ObR), que producen insensibilidad a la leptina. Sin embargo, por sí solas, son insuficientes para explicar y tratar la obesidad en humanos.

Las ratas de Zucker tienen deficiencias en los receptores de leptina. Puesto que son insensibles a la leptina, tienen más NPY hipotalámico que las ratas normales. Esto explicaría su hambre sin control, que las lleva a una obesidad importante.

A la izquerda, un niño con una mutación en el gen de la leptina, y a la derecha, el niño tratado con leptina. En humanos, la obesidad raramente se debe a una mutación del gen de la leptina o de su receptor. El papel principal de la leptina podría ser proteger al organismo contra la pérdida de peso en periodos de privación, y no contra el aumento de peso en periodos de abundancia.

Mecanismos de regulación periférica de la ingesta

El proceso de ingesta puede estar regulado por factores homeostáticos y no homeostáticos:

• Factores homeostáticos:
• A corto plazo: señales producidas por el nivel de nutrientes y hormonas y las señales anticipatorias.
• A largo plazo: señales producidas por el tejido adiposo debido a la leptina y la insulina.

• Factores no homeostáticos:
• Factores sociales y ambientales, como la hora de comer y la compañía que tenemos.
• Factores hedónicos, como lo que nos guste una comida concreta (motivación incentiva).
• Factores de aprendizaje y condicionamiento.

Los sistemas fisiológicos a corto plazo regulan la frecuencia y la cantidad de comida que ingerimos en un día. Mediante las señales del sistema gastrointestinal recibimos información sobre nuestros niveles de nutrientes (grasas, aminoácidos y glucosa). Para ello, cuando los detectores hepáticos captan niveles bajos de nutrientes, transmiten la información al área postrema del tronco del encéfalo mediante el nervio vago. En el tronco del encéfalo se activan núcleos, como por ejemplo el del tracto solitario, que pueden ser saciados específicamente, estimulando una dieta variada. Finalmente, esta información llega al hipotálamo.
     Otro sistema a corto plazo son las señales anticipatorias de la saciedad, divididas en factores cefálicos, gástricos, intestinales y hepáticos.

• Los factores cefálicos se refieren a las señales que provienen de los receptores sensoriales, como la vista, el tacto, el gusto y el olfato.
• Los factores gástricos se refieren a la distensión estomacal. Cuando ésta se produce, los receptores musculares activan el nervio vago, que transmite la información a los receptores de nutrientes del cerebro y permiten distinguir los valores calóricos. 
• Los factores intestinales hacen referencia a dos hormonas que se liberan durante el proceso, la Colecistoquinia (CCK) y el Péptido YY (PYY), ambas hormonas de la saciedad. La CCK se libera durante la ingesta y la detiene. Parece actuar periféricamente y causa la contracción de la vesícula biliar para inyectar bilis en el duodeno. El PYY se sintetiza en el colon e inhibe la ingesta durante 12 horas. 
• Los factores hepáticos hacen referencia a las señales enviadas al encéfalo mediante el nervio vago, que prolongan la saciedad iniciada por las señales del estómago y el duodeno.

Mientras que la CCK y el PYY son hormonas sintetizadas en los intestinos para detener la ingesta, el estómago sintetiza las hormonas grelina y obestatina para elicitarla. En concreto, la grelina aumenta una o dos horas antes de comenzar a comer, incrementa la cantidad de comida que ingerimos y disminuye inmediatamente después de haber consumido la comida. Unos niveles extremadamnete altos de Grelina pueden producir obesidad.    
     Los sistemas fisiológicos a largo plazo se encargan de mantener el peso corporal durante meses y años. El tejido adiposo y el páncreas generan las hormonas leptina e insulina, respectivamente. Ambas son saciadoras del hambre y aumentan el metabolismo. Su nivel en sangre varía según la cantidad de grasa corporal. Controlan la ingesta de calorías modulando los mecanismos cerebrales implicados en el hambre. Son capaces de atravesar la barrera hematoencefálica y tienen receptores en el hipotálamo.

El exceso de grasa se almacena en los adipocitos, que aumentan de tamaño hasta que la grasa se utiliza de combustible. La leptina se sintetiza en función de la cantidad de grasa almacenada en los adipocitos, mientras que la insulina lo hace en función del nivel de grasa general. De esta manera, cuando el cuerpo tiene niveles bajos de grasa, se genera poca leptina. Esto aumenta la ingesta y reduce el metabolismo, con lo cual el cuerpo aumentará de peso. Por otro lado, si los niveles de grasa son altos, se genera mucha leptina y produce el efecto contrario, una reducción de la ingesta y un aumento del metabolismo, que lleva a una reducción de peso. En definitiva, si el consumo es mayor que la aportación recibida, se disminuye el nivel de leptina para favorecer la ingesta, mientras que si el consumo es menor que la aportación recibida, aumenta el nivel de leptina para reducir la ingesta. Este sistema funciona como un sensor del desequilibrio energético. La insulina se correlaciona con el nivel de grasa visceral. Inhibe la ingesta de alimentos, incrementa el consumo energético y actúa a nivel hipotalámico. Sus niveles son más variables, implican un mayor riesgo de trastorno de obesidad y es superior en hombres. La leptina se correlaciona con la cantidad de grasa subcutánea. Proporciona una señal relativamente estable y es superior en mujeres. Finalmente, ambos sistemas, a corto y largo plazo, se relacionan para regular la ingesta. El sistema a corto plazo es sensible a los cambios de leptina e insulina. Este sistema se ajusta para mantener relativamente estable la cantidad de grasa corporal.

Digestión y metabolismo

Mediante la ingesta de alimentos obtenemos los nutrientes que el organismo necesita, tales como proteínas, grasas, glúcidos, iones, vitaminas y minerales. Gracias a estos nutrientes renovamos los tejidos y las células de los que estamos compuestos y conseguimos una fuente de energía para vivir. El siguiente esquema muestra el proceso de transformación de los nutrientes:

Una vez ingerido el alimento se inicia el proceso digestivo, gracias al cual transformamos las grasas en ácidos grasos y glicerol, las proteínas en aminoácidos y los glúcidos en glucosa (monosacáridos). El sistema digestivo lleva a cabo unos procesos u otros para conseguir nutrientes según si contiene comida o no. Cuando contiene comida se produce la fase de absorción, y cuando no contiene, la de ayuno.

• En la fase de absorción se activa el sistema parasimpático y el páncreas genera insulina, necesaria para que las células del organismo pueden utilizar la glucosa. El duodeno se encarga de pasar los nutrientes a la sangre utilizando las grasas, los aminoácidos y la glucosa como fuente de energía para el organismo. La glucosa se almacena como reserva a corto plazo y su exceso se almacena en el hígado, en forma de glucógeno, mientras que las grasas se almacenan como reserva a largo plazo en forma de triglicéridos (tejido adiposo), junto a una parte de la glucosa y los aminoácidos producidos. La glucosa es la principal fuente de energía del cerebro, y junto a los aminoácidos también es la fuente de energía de los músculos y del resto del organismo.

• Al pasar un tiempo sin comer se inicia la fase de ayuno y el cuerpo comienza a consumir sus reservas para conseguir la energía que necesita. En este caso se activa el sistema simpático, que hace que el páncreas genere glucagón. Esta sustancia descompone el glucógeno del hígado en glucosa y los triglicéridos en ácidos grasos y glicerol. El glicerol generará más glucosa que, junto a la que se produce descomponiendo las reservas de glucógenos, serán la fuente de energía del cerebro en la fase de ayuno. Por su parte, los ácidos grasos obtenidos al descomponer los triglicéridos serán la fuente de energía del resto del organismo.

De toda la energía que obtenemos al ingerir alimentos, un 33% la consume el propio proceso digestivo, un 55% se dedica al mantenimiento del metabolismo basal y el 12% restante es lo que nos queda para el resto de procesos conductuales activos que queramos realizar. Aunque existen muchas diferencias individuales, el ser humano necesita un consumo diario de 1500 Kcal para mantener vivo el organismo. Un menor consumo produce la adaptación del metabolismo basal y la restricción calórica provoca un envejecimiento más lento.
     En cuanto a la regulación homeostática, el organismo emite señales tanto para informar de hambre como de saciedad. Cuando los detectores periféricos detectan cambios en las variables del sistema, activan receptores centrales y éstos envían señales que activan los mecanismos correctores de la homeostasis. Una vez se ha recuperado la homeostasis, estos mecanismos envían las señales de saciedad. Dada la importancia vital de estos sistemas, no existe una sola vía para controlarlos, sino que son redundantes.

Hambre y sed

12 de abril: Digestión y metabolismo
18 de abril: Mecanismos de regulación periférica de la ingesta
23 de abril: Control neural del hambre
23 de abril: Equilibrio hídrico y sed
23 de abril: Estrés y hambre

Drogas

Muchas sustancias adictivas se consumen con frecuencia a pesar de su ilegalidad y otras incluso están legalizadas. Es el caso de drogas lícitas como el alcohol, el tabaco, el café y el té; y de drogas ilícitas como los opioides (morfina, metadona, heroína), los depresores del sistema nervioso central (barbitúricos, benzodiacepinas), los psicoestimulantes (cocaína, crack, bazooko, anfetaminas), los canabinoides (marihuana, hachís), los alucinógenos (LSD), los inhalantes (solventes orgánicos) y los esteroides anabolizantes.

Alcohol

El alcohol es la droga de la que más se abusa actualmente. Consumido desde tiempos remotos, presenta un grave problema social a nivel mundial y que afecta a todas las edades a partir de la adolescencia. La adicción al alcohol deriva en el alcoholismo, una enfermedad crónica, progresiva y a menudo mortal. El alcoholismo es un trastorno primario y no un síntoma de otras enfermedades o problemas emocionales. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), se trata de alcoholismo si la ingesta diaria es superior a los 50 gramos en el caso de la mujer o a los 70 gramos en el del hombre.

El alcohol etílico (etanol), es una molécula muy pequeña (CH3CH2OH) derivada de la fermentación de carbohidratos vegetales. Tanto el etanol como su metabolito, el acetaldehido, son altamente tóxicos y producen una serie de reacciones bioquímicas y alteraciones en todo el organismo. Su consumo crónico produce alteraciones hepáticas y cardiovasculares.
     La facilitación que el alcohol hace a nivel agudo sobre el receptor GABA-A está relacionada con sus propiedades sedantes, ansiolíticas, relajantes e hipnóticas. El etanol potencia la acción inhibidora del receptor GABA-A. Además, actúa como antagonista no competitivo del receptor NMDA de los aminoácidos excitadores (glutamato y aspartato). Como las demás drogas adictivas, activa la vía dopaminérgica mesolímbica. Sus efectos son bifásicos. Mientras que en dosis bajas es estimulante, en dosis más altas actúa como depresor con efectos sedantes, y puede llegar a producir efectos hipnóticos productores de sueño, anestesia y la muerte del individuo. Si el consumo es crónico, provoca neuroadaptaciones y efectos neurotóxicos. Genera adicción, tolerancia y síndrome de abstinencia, además de importantes alteraciones en los procesos de aprendizaje y memoria que pueden ser permanentes. El síndrome de abstinencia alcohólico puede ser muy grave. Los síntomas están relacionados con una disminución de la actividad gabaérgica, una hiperactividad NMDA y noradrenérgica y una activación de los sistemas cerebrales que regulan las respuestas al estrés.

En la imagen se muestra un niño afectado por el síndrome de alcoholismo fetal (SAF), producido por la ingesta de alcohol de la madre durante el embarazo. El niño no sólo aparenta anormalidad, sino que su cerebro está infradesarrollado y en muchos casos los afectados sufren severos retrasos mentales. Puede verse en la imagen cómo el cerebro del niño afectado por el SAF (abajo a la derecha) no presenta las circunvoluciones características del cerebro de un niño normal (abajo a la izquierda).

Artículo sobre el alcoholismo

Tabaco

El humo del tabaco contiene nicotina, la droga responsable de la adicción a fumar. En EEUU, más de 400.000 personas mueren al año debido a enfermedades producidas por el tabaco. El humo de los cigarrillos contiene más de 4.000 compuestos, de los cuales 400 son toxinas conocidas y 43 provocan cáncer. El humo que se desprende de un cigarro encendido representa aproximadamente el 85% del humo que generan los fumadores. Sus efectos tóxicos afectan a diversos sistemas: al sistema nervioso, produciendo una disminución de la capacidad de concentración y mareos; al sistema respiratorio, produciendo alteración del olfato, irritación de la mucosa, disminución de la capacidad respiratoria, EBOC y cáncer de pulmón; al sistema circulatorio, produciendo taquicardia, hipertensión y ateroesclerosis; y al aparato digestivo, produciendo irritación de la mucosa, hiporexia e irritación gástrica.

La nicotina es una amina presente en la planta del tabaco (nicotiana tabacum). Es agonista de los receptores nicotínicos de la acetilcolina. La nicotina pasa a la sangre desde los pulmones y se distribuye por diferentes tejidos, especialmente el sistema nervioso central, los riñones, las glándulas suprarrenales, el hígado y el bazo. Se calcula que la nicotina fumada llega al cerebro en menos de 20 segundos. Además, cruza la placenta, produciendo efectos teratogénicos, y puede encontrarse en la leche materna.

La nicotina actúa sobre receptores nicotínicos y afecta de manera directa e indirecta la actividad de las neuronas dopaminérgicas, incrementando la liberación de dopamina en el núcelo accumbens. En humanos, a nivel agudo, la nicotina disminuye la ansiedad y aumenta la activación. El consumo crónico va ligado al desarrollo de tolerancia y el síndrome de abstinencia es básicamente emocional y motivacional.

Opiáceos

El opio es la resina de una planta de la familia de las papaveráceas, como la amapola, llamada Papaver Somniferum por sus propiedades inductoras de somnolencia. Las sustancias opioides se caracterizan fundamentalmente por causar analgesia y euforia. Entre los derivados del opio que tienen estos efectos destacan la morfina, la codeína y la tebaína. Existen otras sustancias de elaboración sintética como la heroína. Según dónde actúen, producen unos efectos u otros. Sobre la SGP producen analgesia; sobre el área preóptica, hipotermia; sobre la formación reticular mesencefálica, sedación; y sobre el área tegmental ventral y el accumbens, refuerzo.
Los opiáceos son agonistas de los receptores opiáceos mu, delta y kappa. La actividad del receptor mu, y posiblemente del delta, mediatizan los efectos reforzantes, mientras que la actividad del kappa mediatiza los aversivos.

Psicoestimulantes

El clorhidrato de cocaína se obtiene de la pasta base de las hojas de coca. Éste puede convertirse en su forma base si se hierve en bicarbonato de sodio hasta que se evapora. Al residuo impuro de este proceso se le llama crack, que es la forma fumable y más potente de la cocaína, y una de las drogas más adictivas conocidas.

El contenido en cocaína de las hojas de coca es muy bajo, sólo un 2% de media. Si se administra masticándola directamente, su penetración en el cerebro el lenta y muy estable. En cambio, el crack, como normalmente se fuma o se inhalan los vapores que produce su calentamiento, pasa directamente de los pulmones al corazón y desde allí llega al cerebro muy rápidamente. En caso de ser esnifada, el viaje es más largo. Debe ataravesar los vasos sanguíneos de la nariz y llegar al corazón. Desde ahí va a los pulmones para oxigenarse después vuelve al corazón, donde se dispersa por el resto de órganos, incluyendo el sistema nervioso central. Por ello, la forma fumada es la más adictiva. La cocaína es un agonista indirecto de los receptores dopaminérgicos, inhibiendo la recaptación de dopamina.
     En humanos, los estudios de neuroimagen muestran que en una situación de abstinencia de larga duración a la cocaína se produce hipoactividad de la corteza prefrontal orbitofrontal, que contrasta la hiperactividad observada poco después del último consumo de la droga. La cocaína produce euforia, activación conductual, anorexia y disminución de la sensación de fatiga. Con el consumo crónico se puede inducir abstinencia con contenido emocional y motivacional. Junto con la heroína, la cocaína se considera el prototipo de droga adictiva.

Las anfetaminas no sólo inhiben la recaptación de dopamina, sino que además aumentan su liberación. El consumo crónico de anfetaminas y sus derivados pueden producir psicosis tóxicas y posiblemente neurodegeneración de las estructuras dopaminérgicas, en un grado superior al que produce la cocaína. La anfetamina y la metanfetamina son potentes drogas adictivas. Se utilizan para el tratamiento del ADHD y de la narcolepsia. Producen estado de activación, sensación de euforia, un incremento de la actividad del sistema nervioso simpático y efectos anorexígenos. Después de la euforia inicial se induce un estado pseudodepresivo producido por el vacío en los niveles de monoaminas. Con el consumo crónico producen tolerancia, sensibilización y síndrome de abstinencia de contenido emocional y motivacional.

Cannabinoides

Los principios psicoactivos de la planta Cannabis Sativa son los llamados cannabinoides, de los cuales hay más de ochenta, siendo el más caracterizado el THC. La marihuana y el hachís son dos de los principales derivados de esta planta. La marihuana se extrae de sus flores y hojas secas, mientras que el hachís se extrae de su resina. Los derivados de Cannabis actúan sobre los receptores cannabinoides modulando la liberación de ciertos neurotransmisores. Afectan al comportamiento motor, la secreción de hormonas adenohipofíticas, los procesos de aprendizaje y memoria, el sistema de la recompensa y analgesia cerebral, el control neurovegetativo y al desarrollo cerebral.
     Los canabinoides son agonistas de los receptores para cannabinoides CB1 (hipocampo, corteza y cerebelo) y CB2 (sistema inmunitario). La actividad de los CB1 mediatiza los efectos reforzantes y los CB2 están en su periferia. Hay varios cannabinoides endógenos, entre los cuales destaca la anandamida. Éstos pueden actuar como neuromoduladores o como neurotransmisores, con funciones que todavía no se conocen bien. Los efectos gratificantes que causan estas drogas parecen estar relacionados con la modulación que causan sobre los sistemas dopaminérgicos y opioides. En animales, la inyección de THC provoca un aumento en la liberación de dopamina en el núcleo accumbens, como ocurre con las demás drogas de abuso.  El consumo crónico produce neuroadaptaciones similares a las de las demás drogas. Además, hay interacciones funcionales entre los receptores cannabinoides y opioides. El THC es capaz de aumentar la liberación de opioides, como las encefalinas y la dinorfina.
     Los efectos agudos en humanos son: relajación y leve sensación de euforia, alteraciones de la percepción (sensacion de incremento de las capacidades sensoriales y alucinaciones), disminución de la coordinación motora y aumento del tiempo de reacción, alteraciones cognitivas (especialmente en la memoria corto plazo y en la capacidad de atención), megalomanía (especialmente si se consume en grupo), pánico (en dosis altas), psicosis tóxica (especialmente en individuos predispuestos que han tomado dosis altas) y disminución de la líbido en consumidores habituales, que puede venir acompañada de una reducción en los niveles de testosterona en hombres y de alteraciones del ciclo menstrual en mujeres.

Drogas de diseño

El concepto de drogas de diseño, o drogas de síntesis, es confuso, ya que comprende drogas que pueden tener un perfil psicofarmacológico diverso. Son drogas que se han creado en laboratorios clandestinos a partir de la modificación de la estructura química de otras drogas sintéticas o sustancias naturales, con el objetivo de introducirlas en el mercado ilegal.
     La MDMA (3,4-metilenodioximetanfetamina), también conocida por otros nombres como éxtasis, XTC, Adán, etc., es un buen ejemplo. Su estructura química se parece a algunos neurotransmisores, a la anfetamina (feniletilaminas) y a la mescalina. Se la clasifica como droga de diseño, alucinógeno, entactógeno, "club drug" (o dance drug) y un estimulante derivado de las anfetaminas. Tiene efectos sobre la transmisión serotoninérgica y dopaminérgica, siendo los primeros los más conocidos. Se une a los transportadores de estos neurotransmisores y los inactiva.
     Los efectos agudos (24h) de la MDMA consisten en un incremento inmediato de las concentraciones sinápticas de serotonina, principalmente, y también de dopamina y noradrenalina. Por ello, produce estimulación de los receptores postsinápticos. A las pocas horas produce agotamiento de serotonina al facilitar el vaciado de las vesículas sinápticas e impedir su síntesis. A largo plazo (>24h) produce neurotoxicidad. Disminuyen los niveles de serotonina y metabolitos y la densidad de transportadores y de terminales axónicos finos (neurodegeneración). Su toxicidad aguda produce efectos potencialmente mortales, como golpes de calor (hipertermia), hemorragias e infartos cerebrales, hepatitis aguda, fallo multiorgánico, coagulación vascular diseminada, rabdomiólisis, convulsiones, secreción inadecuada de ADH (hiponatremia) y síndrome serotoninérgico.

Éste es el resultado de un experimento con monos en el que se les suminstró 2 dosis de éxtasis durante 4 días. Puede observarse claramente el efecto neurodegenerativo a largo plazo.

Motivación incentiva y adicción

La adicción es un estado crónico caracterizado por la compulsión por tomar una droga y la pérdida de control sobre su autoadministración en detrimento de la búsqueda de otros reforzadores. Dejar de consumir una droga a la que se es adicto produce las características fisiológicas contrarias a las de la droga consumida. La adicción se inicia por la estimulación producida por las cualidades hedónicas de una sustancia adictiva. Su consumo desencadena una conducta instrumental para obtener más y consumirla, lo cual implica un consumo creciente de la misma sustancia. Se trata de un aprendizaje instrumental reforzado en el que la vía dopaminérgica mesolímbica es crítica. A tal efecto, la inmediatez del efecto reforzante es muy importante. Frente a otras recompensas que lleva más tiempo y esfuerzo conseguir, una que sea inmediata implica mayor riesgo de adicción. Además, el efecto reforzante a corto plazo lleva al individuo a ignorar el efecto negativo a largo plazo. La anticipación de la sustancia es de por sí un reforzador positivo, ya que inicia el aumento en el nivel de dopamina, que momentos después culminará con la consumición de la sustancia. Este efecto es fruto del condicionamiento (por ejemplo, del condicionamiento de preferencia de lugar). En cuanto a refuerzos negativos hay que destacar dos. En primer lugar, las sustancias adictivas tienen efectos ansiolíticos. Su consumo hace que el individuo se sienta mejor al retirarle posibles estados negativos, lo cual refuerza su consumo. Y en segundo lugar, una vez consumida la sustancia, volver a consumirla es la manera más rápida de reducir el síndrome de abstinencia.
Los mecanismos neurales que se activan son comunes en todas las drogas adictivas. Se trata del sistema dopaminérgico mesolímbico con la participación de sistemas de opiáceos endógenos. Sin embargo, aunque la dopamina es necesaria, no es suficiente. Además, el refuerzo no siempre equivale a placer como experiencia cognitiva. La administración repetida de una droga genera cambios en el sistema nervioso central (SNC). Estas neuroadaptaciones pueden generar el cierre y la apertura de receptores. Al cerrarlos pierde sensibilidad y se produce un aumento de tolerancia, mientras que al abrirlos gana sensibilidad y se produce una sensibilización. La tolerancia implica una disminución de receptores dopaminérgicos (D1) y por lo tanto una disminución en la transmisión de dopamina. Esto es consecuencia del intento del organismo por compensar el efecto de la droga. Una vez se ha desarrollado la tolerancia, la retirada de la droga provocará los síntomas contrarios a los de la propia droga. Es el llamado síndrome de abstinencia. Tanto la tolerancia como el síndrome de abstinencia empujan al individuo a desarrollar dependencia de la sustancia. Sin embargo, la dependencia debe distinguirse de la adicción. El consumo por dependencia se realiza para evitar el efecto negativo de no tomar la droga, mientras que el consumo por adicción se realiza para obtener el refuerzo positivo. Además de los síntomas fisiológicos contrarios que produce el síndrome de abstinencia, éste también produce síntomas emocionales y motivacionales como la anhedonia y la disforia. La anhedonia consiste en la incapacidad de experimentar placer y la disforia en irritabilidad acompañada de ansiedad y/o depresión. Por otro lado, la sensibilización suele desarrollarse cuando la droga se consume intermitentemente, y puede manifestarse incluso meses después del último contacto con ésta.
En ausencia de la droga, el adicto manifiesta deseo o ansia por volver a experimentar sus efectos. Es lo que se conoce como craving. Los estímulos asociados al consumo de la droga adquieren un gran valor incentivo y se establecen memorias emocionales positivas. Estos estímulos incrementan la actividad del núcleo accumbens, la corteza prefrontal y orbitofrontal y la amígdala. La recaída implica la activación del sistema dopaminérgico mesolímbico.

Como muestra la imagen, los estímulos asociados a la ingesta de la droga, las claves contextuales, también pueden desencadenar un síndrome de abstinencia. La visión de la droga, el ambiente social y la parafarnalia de autoadministración, son ejemplos de estos estímulos asociados. Aunque el individuo detenga la ingesta de la droga y deje de experimentar los efectos de ésta, al volver a entrar en contacto con los estímulos asociados, reactivará los sistemas de compensación homesostática. Esto se debe a que tiene condicionado que poco después de la presentación de estos estímulos va a venir el consumo de la sustancia.

El sustrato nervioso del refuerzo

En 1954, Olds y Milner descubrieron que la estimulación eléctrica de ciertas zonas cerebrales puede actuar como un reforzador muy potente. El experimento surgió como consecuencia de una observación hecha a partir de un error en un experimento no relacionado. Consistió en conectar un electrodo en una determinada área cerebral de una rata, conectado por cable a una palanca en un lado de la jaula, de tal manera que al presionarla se efectuaba una descarga eléctrica en la zona cerebral.

La autoadministración de estimulación eléctrica cerebral recibe el nombre de Autoestimulación Eléctrica Intracraneal (AEIC). La AEIC provoca respuestas instrumentales, persistentes y de rápida extinción. La respuesta depende del área cerebral estimulada, diferenciando entre el sistema del haz prosencefálico medial y el sistema del córtex prefrontal. Además, también depende de la potencia de la estimulación eléctrica.

La AEIC tienen el mismo sustrato neuroanatómico que la estimulación por reforzadores naturales. La extrapolación a humanos se ha comprobado a nivel del sustrato neuroanatómico y de las sensaciones que produce: sensaciones corporales de bienestar, excitación sexual, cambios positivos en el humor y en el estado de ánimo y disminución de la sensación de dolor, miedo y ansiedad.

El sistema mesolímbico es el responsable del componente reforzante. El área tegmental ventral (ATV) produce dopamina, que envía al núcleo accumbens y a la corteza prefrontal mediante las vías mesolímbica (para el refuerzo inmediato) y mesocortical (para el refuerzo a largo plazo).

La imagen muestra el haz prosencefálico medial (HPM) y sus tres vías de funcionamiento: los axones ascendentes (rojo), los axones descendentes (verde) y los circuitos locales hipotalámicos (amarillo). La estimulación eléctrica reforzante del HPM, las drogas adictivas y los reforzadores naturales provocan la liberación de dopamina en el núcleo accumbens.

Esta gráfica muestra los resultados de un experimento de motivación incentiva con reforzadores naturales en ratas. En la parte de la izquierda (puntos A-B), la rata juega en la rueda y libera dopamina porque está disfrutando. La parte de la derecha (puntos C-G) es el resultado de exponerla a una motivación incentiva como una pareja sexual, que supone un reforzador natural. Para ello se crea una situación en que la rata tiene contacto visual con la pareja a través de una pared transparente, pero no puede acceder a ella. En los puntos E y F se observa un importante aumento de dopamina en el núcleo accumbens debido a la anticipación producida por la exposición a una pareja en celo a través de la pared de la jaula. Una vez quitado el obstáculo, las ratas copulan (puntos G) y se produce un aumento de dopamina más fuerte todavía.

En este caso se usa un reforzador natural como la comida para poner a prueba la motivación homeostática. Se puede observar como la liberación de dopamina aumenta durante la ingesta, especialmente bajo previa privación.
Si estimulamos el núcleo accumbens con agonistas dopaminérgicos condicionamiento de preferencia por el lugar y una facilitación de la conducta de AEIC. Respecto al condicionamiento de preferencia por el lugar existe el siguiente experimento:

En primer lugar, se acostumbra a la rata a vivir en una de las dos salas de la jaula, de manera que no tiene acceso a la otra. A esta otra sala sólo se le permite acceder cada cierto tiempo. Poco después de que entre, se le proporciona una cantidad limitada de una sustancia adictiva. A medida que gana tolerancia, cada vez se le suministra más cantidad, para que mantenga su atractivo placentero. De esta manera, cada vez que se le da acceso a la otra sala, la rata la reconoce fácilmente por los detalles y su cerebro comienza a liberar sustancias para compensar el efecto de la sustancia adictiva. Finalmente, si le administramos la sustancia en la sala donde no se la habíamos dado nunca, la rata colapsa e incluso puede morir. Esto se debe a que su cerebro no ha liberado ninguna sustancia compensatoria, ya que ese proceso está condicionado al contexto de la otra sala. Es decir, ha desarrollado una preferencia por la otra sala para recibir las dosis de la sustancia.

Por último, puede observarse en esta gráfica como los agonistas de la dopamina reducen el umbral de AEIC, mientras que los antagonistas lo aumentan.

Naturaleza de los sistemas motivacionales

Los sistemas motivacionales permiten a los individuos adaptarse a los cambios internos y/o externos. Su objetivo final es satisfacer necesidades específicas. Forman parte de los procesos reguladores de la homeostasis. La motivación es lo que pone en marcha el organismo. Cuando se produce un desequilibrio homeostático, el estado motivacional cambia y las condiciones internas orientan al organismo hacia un objetivo o hacia un incentivo externo. Podemos hablar de motivación reguladora (homeostática) cuando el objetivo es terminar con un desequilibrio homeostático interno como el hambre, la sed o una inadecuada temperatura corporal. La motivación es no reguladora (incentiva) cuando está dirigida a conseguir incentivos externos que tienen propiedades incentivas intrínsecas, como el sexo, la curiosidad y otras motivaciones secundarias. Las motivaciones homeostáticas e incentivas interaccionan entre sí. Si una es débil, la otra tiene que ser fuerte para iniciar una conducta motivada. Una motivación fuerte aumenta el atractivo de un incentivo débil, a la vez que un incentivo especialmente atractivo aumenta la fuerza de una motivación.
     Los refuerzos son estímulos que pueden aumentar la frecuencia de una conducta concreta. Hablamos de refuerzos positivos cuando generan consecuencias positivas y de refuerzos negativos cuando hacemos desaparecer consecuencias negativas. Los refuerzos pueden inducir sentimientos subjetivos de placer y contribuir a la generación de emociones positivas. El procesamiento de la información reforzante puede ayudar a establecer un sistema de valores y de referencia para la toma de decisiones.

Trastornos del sueño

Insomnio

El insomnio es un trastorno caracterizado por la dificultad para iniciar o mantener el sueño. Entre las causas internas del insomnio se encuentran procesos psicológicos como la ansiedad y la depresión, el síndrome de las piernas inquietas, los movimientos periódicos de las extremidades y otras enfermedades, como el reuma, enfermedades cardíacas, metabólicas, infecciosas, neurológicas como el Parkinson, o psiquiátricas como las neurosis y las esquizofrenias. Hay varios tipos de insomnio:

• El insomnio inicial consiste en dificultades para dormir debidas a trastornos emocionales.

• El insomnio primario se produce cuando éste es de larga duración y poco relacionado con hechos psíquicos o somáticos.

• El insomnio secundario se produce cuando va ligado a la presencia de enfermedades crónicas o a la abstinencia de fármacos o sustancias tóxicas.

Narcolepsia

La narcolepsia es un síndrome caracterizado por:

• Crisis repetitivas de sueño con fatiga y somnolencia excesiva. Los ataques de sueño se repiten varias veces al día, sobretodo en situaciones de cansancio o manteniendo rutinas, aunque también pueden darse en situaciones de actividad. Estas crisis pueden durar desde varios minutos a más de una hora.

• La cataplexia, que consiste en una parálisis momentánea de todo el cuerpo. Son episodios caracterizados por una pérdida repentina del tono muscular y que suelen ser provocados por emociones fuertes, siendo el reir repentino el desencadenante más común. La musculatura que se ve afectada con más frecuencia es la de la cara, mandíbulas, cuello y en ocasiones el tronco y las extremidades. Normalmente la respiración no se ve afectada y no se pierde la consciencia. La duración de la crisis es corta, de segundos a varios minutos, y una vez pasa, la persona se recupera totalmente. La frecuencia de ataques puede ir desde varios al día a uno sólo en muchos años.

• La parálisis del sueño consiste en episodios transitorios en los cuales la persona pierde la capacidad de moverse y/o hablar. Generalmente ocurre en el periodo de transición entre la vigilia y el sueño. Mientras dura, la persona no puede mover las extremidades ni abrir los ojos, lo cual provoca sensación de miedo y ansiedad. Cada episodio puede durar unos 10 minuos, tras lo cual finaliza repentinamente. Ocasionalmente puede ir acompañada de alucinaciones hipnagógicas, lo cual aumenta la sensación de pánico y de carencia de control sobre la situación.

• Las alucinaciones hipnagógicas son experiencias perceptivas muy intensas que suelen darse al inicio del sueño. Pueden ser de tipo visual, táctil, motor y/o auditivo.

La narcolepsia afecta más a los hombres que a las mujeres. Los síntomas suelen iniciarse durante la adolescencia o al comienzo de la edad adulta, sin enfermedad previa. El sector de la población más afectado está entre los 20 y los 30 años, y el 88% de los afectados manifiestan los primeros síntomas antes de los 35 años. Las personas afectadas tienen antecedentes familiares, por lo que se supone que es genética. Al parecer la narcolepsia se debe a una anormalidad cerebral que hace que se activen los mecanismos del sueño REM en momentos inadecuados, lo que sugiere que hay una deficiencia en los mecanismos cerebrales responsables del control del sueño REM. Las investigaciones en perros narcolépticos muestran que, al menos en perros, este trastorno se debe a la mutación de un gen que codifica un receptor de las orexinas o hipocretinas (receptor de la orexina B).
Aunque actualmente no hay ningún remedio eficaz, se intenta controlar lo mejor posible la sintomatología que condiciona la vida familiar, social o laboral del afectado. El tratamiento es individualizado y depende de la gravedad y características del paciente. El principal tratamiento para el exceso de sueño son los estimulantes del sistema nervioso central. Para la cataplexia y otros síntomas asociados al sueño REM se recetan antidepresivos.

Apnea del sueño

La apnea del sueño es uno de los trastornos de sueño más peligrosos y puede llegar a provocar la muerte. Este síndrome incluye un grupo de trastornos potencialmente letales en los cuales la respiración se detiene durante el sueño un tiempo suficientemente largo como para provocar la desoxigenación sanguínea. El paro respiratorio puede ser total (apnea) o parcial (hipoapnea). Puede obstruir las vías respiratorias superiores, a pesar del intento del individuo por respirar. Se trata de apnea central si se reducen las órdenes emitidas por el centro respiratorio, o de apnea mixta si al iniciarse no se produce la obstrucción de vías. Se debe a varias causas, como el sobrepeso o las alteraciones craneofaciales y metabólicas.

Sonambulismo

El sonambulismo se caracteriza por la presencia de cualquier actividad motora compleja incontrolada mientras se está dormido. El proceso es más frecuente al final de la infancia y durante la adolescencia. Aunque se produce en ambos sexos, predomina en los hombres con edades comprendidas entre los 18 y los 35 años. Puede acompañarse de conductas vegetativas como taquicardias y su grado de sueño puede ser muy diverso. Sea cual sea la complejidad del sonambulismo, siempre irá acompañado de un sustrato referente a trastornos psicológicos como la ansiedad y se dará de manera más acusada en épocas en que el afectado haya estado sometido a situaciones de estrés. Esto no implica una relación directa entre enfermos con trastornos psicológicos o psiquiátricos y los sonámbulos. Durante el sonambulismo mantienen los ojos abiertos, aunque no hay manifestaciones de reconocimiento de objetos. Los EEG realizados durante este periodo se parecen más al de una persona despierta que al del una dormida.

Electroencefalografía del sueño y la vigilia

El electroencefalograma

Las células muestran una serie de fenómenos eléctricos característicos. La corteza cerebral muestra una actividad eléctrica continua, no uniforme y espontánea, constituida por oscilaciones más o menos rítmicas de los potenciales eléctricos observables sobre toda su superficie. Aunque la existencia de potenciales eléctricos en el cerebro era conocida hace más de un siglo, fue el psiquiatra Hans Berger quien, en 1929, registró por primera vez esta actividad cortical mediante electrodos conectados al cuero cabelludo. El trazado que se obtiene, constituido por ondas de una característica amplitud y frecuencia, se llama electroencefalograma (EEG). Fue Berger quien demostró su utilidad como medio para medir el estado funcional (normal o patológico) del cerebro humano.
La actividad eléctrica espontánea del cerebro que se observa mediante EEG no se debe a la simple adición de potenciales de acción de los millones de neuronas que integran el cerebro. Por lo que sugieren algunos datos experimentales, al parecer los cambios rítmicos de la EEG se correlacionan con oscilaciones de los potenciales dendríticos o postsinápticos de grandes poblaciones neuronales, las cuales estarían sometidas a la regulación de la formación reticular, que actuaría como marcapasos. Así, el principio de la EEG se basa en el estudio de las diferencias de potenciales que hay entre diversos puntos del sistema nervioso.

Tipos de ritmos del EEG

Ritmo alfa (8-13 c/s)

El ritmo alfa se observa únicamente cuando el sujeto está en reposo, inactivo mentalmente y con los párpados cerrados, ya que desaparece en cuanto el sujeto abre los ojos. Se trata básicamente de un ritmo de vigilia. También se le llama ritmo de base. Aunque predomina en las regiones occipital y frontal, en personas adultas puede darse en todas las áreas. Se organiza en forma de husos sinusoidales, los cuales pueden sufrir alteraciones de amplitud (voltaje). Acorde con su distribución e incidencia, refleja el grado de madurez neuronal conseguido por el individuo. También se observa un ritmo parecido en muchos mamíferos, aunque generalmente es mucho más rápido que en humanos.

Ritmo beta (14-25 c/s)

El ritmo beta es más irregular que el alfa tanto en frecuencia como en amplitud. Va asociado a la presencia de actividad psicofísica y se produce tanto en vigilia como en sueño REM. Normalmente se localiza en las regiones corticales rolándicocentrales, donde están las áreas premotoras, motoras y sensitivas. Rara vez se extiende a otras zonas, excepto bajo la administración de ciertos fármacos.

Ritmo theta (4-7 c/s)

El ritmo theta es un ritmo inmaduro que se observa en niños hasta los 5-7 años. En adultos se observa durante el SOL. A medida que el individuo madura va siendo sustituido por el ritmo alfa. En niños se localiza principalmente en las regiones occipital y temporal. Si continúa en zonas temporales durante la juventud no es señal de patología, sino de un moderado déficit madurativo. Es un ritmo débil en vigilia, que se vuelve muy abundante a partir del inicio del sueño. Es característico del hipocampo, especialmente en momentos de atención selectiva y en sueño REM.

Ritmo Delta (0,5-3 c/s)

El ritmo delta es un ritmo de sueño tanto en adultos como en niños. En adultos, su aparición durante la vigilia casi siempre es señal de patología. En estado de sueño, es característico de los estadios de sueño profundo (estadios 3 y 4).

Figuras específicas del sueño en el EEG

Existen unas figuras propias del sueño identificables por su morfología y su localización. Son transitorias y esporádicas.

• Las puntas de vértice, de 30 a 200 microvoltios, aparecen en el estadio 1.

• Los husos de sueño o spindless tienen una duración aproximada de 5 ms y se componen por unos 6 ó 7 sinusoides de una frecuencia entre 13 y 15 c/s. Aparecen en el estadio 2, a nivel de las regiones centrales.

• Los complejos K son ondas negativas agudas seguidas de componentes positivos más lentos. También se observan en el estadio 2 y se asocían a los husos.

Estadios del sueño

Sueño de ondas lentas (SOL):

• El estadio 1 es un sueño ligero que ocupa el 5% del tiempo de sueño. La actividad alfa de la vigilia disminuye hasta desaparecer y va siendo reemplazada por ondas más lentas, las theta. Pueden observarse puntas de vértice, el tono muscular es medio o débil y los movimientos oculares son lentos.

• El estadio 2 ocupa el 50% del tiempo de sueño. Muestra ondas parecidas a las del estadio 1, pero con figuras de husos y complejos K. Comienzan a aparecer ondas delta, preludio del sueño lento y profundo. El tono muscular es débil y no hay movimientos oculares.

• Los estadios 3 y 4 ocupan el 20% del tiempo de sueño. Muestran actividad delta, tono muscular muy débil y actividad muscular inexistente. Son los estadios de sueño profundo y sueño de recuperación. Es donde se producen los episodios de terror nocturno en niños y los de sonambulismo.

Sueño REM:

El sueño REM ocupa aproximadamente el 20% del tiempo de sueño. Su morfología en el EEG es parecida a la del estadio 1 pero sin puntas de vértice. No hay tono muscular y los ojos se mueven muy rápidamente. También es conocido como sueño paradójico, debido a la paradoja de que muestre una actividad cortical como la de la vigilia a la vez que mantiene un total ausencia de tono muscular. Es el principal momento en que se producen los sueños, aunque no el único. Los sueños producidos en REM son rápidos, animados, más extraños que en SOL y con un gran componente emocional.

Neurobiología del trance

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Funciones del sueño

Función adaptativa

El sueño cumple una importante función conservadora de energía, especialmente en animales endotermos. Puesto que los seres de sangre caliente no responden a las temperaturas externas, necesitan sistemas de control internos, que implican un gran consumo energético mientras estamos despiertos.

Función restauradora

Mientras dormimos, el cerebro renueva las sustancias que ha gastado durante el día debido al ejercicio físico y cognitivo. La privación de sueño provoca efecto rebote y alteraciones cognitivas y conductuales, aunque mediante experimentos de privación de sueño en ratas se han podido comprobar algunas cosas. Tras la privación, el efecto rebote es distinto según la fase del sueño. Concretamente, el SOL aumenta un 7% en los estadios 1 y 2 y un 68% en los estadios 3 y 4, mientras que el sueño REM aumenta un 53%.

Función de aprendizaje y memoria

A través del sueño consolidamos la información adquirida durante la vigilia. Esto pudo comprobarse en un experimento de 1924 en el que, tras una tarea de memoria, había más retención en el grupo que tras la tarea había dormido 8 horas que en el que había estado 8 horas despierto.
El sueño REM está relacionado con el desarrollo cerebral. Es necesario en los animales que nacen con el cerebro más inmaduro. Éstos requieren mucho más sueño REM al inicio, ya que necesitan una mayor evolución del cerebro en los primeros años de vida, críticos para el aprendizaje. De hecho, la privación selectiva de sueño REM después de una tarea de aprendizaje deteriora el recuerdo posterior de ésta. En condiciones normales, realizar tareas de aprendizaje provoca un aumento del sueño REM, que será dedicado a consolidar la nueva información, gracias a lo cual se producirá un mayor aprendizaje. A nivel electrofisiológico puede observarse que durante el sueño REM el cerebro reproduce los mismos patrones de actividad que realizó al llevar a cabo la tarea en estado de vigilia. También se ha observado que el sueño REM correlaciona con el coeficiente intelectual. Por un lado, los retrasados mentales tienen menor cantidad de sueño REM, mientras que en los superdotados ocurre al revés. La ansiedad se traduce en una menor cantidad de REM, lo cual implica menor rendimiento del individuo. De hecho, el sueño REM ayuda a reparar los efectos cognitivos del estrés. Por último, mientras que el REM se relaciona con la consolidación de tareas procedimentales y declarativas de contenido emocional, el SOL se encarga de tareas declarativas y espaciales.

Mecanismos neurales del sueño y la vigilia

Para estudiar las áreas cerebrales implicadas en estos procesos, se utilizó un procedimiento consistente en lesionar zonas del cerebro de una rata y observar las consecuencias.

Efectuando un corte de cerebro aislado (línea roja), se separa el cerebro del resto de la masa encefálica y del cuerpo. Al aplicar esta lesión se observa que la rata mantiene ritmos de sueño-coma, ya que por algún motivo es incapaz de producir el estado de vigilia. Si se efectúa un corte de encéfalo aislado (línea azul), se separa toda la masa encefálica del resto del cuerpo, cortando por la médula. En este caso la rata sí que mantiene los ritmos de sueño-vigilia, de lo que se deduce que la zona clave para el proceso de la vigilia está en algún punto entre los dos cortes. Cabe destacar que los estímulos somatosensoriales que provendrían del resto del cuerpo a través de la médula no son necesarios para producir el estado de vigilia. Por último, efectuando un corte medio-pontino (línea verde), se provocan ritmos de vigilia-insomnio en la rata. En conclusión, junto a los efectos de los otros cortes, las áreas de control de la vigilia deben quedar entre las líneas verde y roja y las áreas de control del sueño, entre la verde y la azul.

Las zonas de control de la vigilia (V) y del sueño REM están diferenciadas. El control de la vigilia se realiza en el tronco del encéfalo mientras que el del sueño REM se realiza en la protuberancia. En el prosencéfalo basal se encuentran los núcleos del SOL, diferentes a los del sueño REM. Y justo al lado, en el hipotálamo, se encuentra un mecanismo regulador (R) del ciclo sueño-vigilia y del ciclo de sueño REM - no REM.

Control neural de la vigilia

La vigilia es un estado heterogéneo de actividad cortical y conductual. Los niveles de activación (niveles de arousal) pueden diferir de manera cuantitativa y cualitativa. Es el caso de la atención selectiva, producida cuando desviamos todos los recursos atencionales posibles a una tarea e ignoramos las demás, y también del estado de alerta, en el que expandimos estos recursos para captar toda la información posible.

El tronco del encéfalo es la fuente del arousal. Contiene los núcleos que producen los neurotransmisores implicados en el proceso de vigilia: los núcleos del Rafe (Serotonina), el Locus Coeruleus (Noradrenalina) y el Tegmentum Pontino (Acetilcolina). Estos núcleos envían impulsos a la corteza mediante dos vías. La vía dorsal hace relieve en las neuronas glutamatérgicas del tálamo y genera Glutamato. La vía ventral hace relieve en las neuronas colinérgicas del prosencéfalo basal y genera Acetilcolina. La acción combinada de las dos vías produce la desincronización cortical de la vigilia. La acetilcolina cumple un importante papel en los procesos atencionales y en la fijación de memorias. De hecho, el prosencéfalo basal es la primera zona que degenera en una enfermedad de alzheimer. El papel de la noradrenalina en la atención se centra en la percepción de estímulos nuevos que requieren atención.
     A su vez, el hipotálamo actúa como regulador del ciclo sueño-vigilia. El hipotálamo lateral genera hipocretinas, responsables del sistema de activación de la vigilia, mientras que el núcleo tuberomamilar genera histamina, encargada de modular la activación durante la vigilia.

Control neural del SOL

Para el control del SOL es crítica el área preóptica ventrolateral (APVL) del hipotálamo anterior. Las neuronas de esta región están muy activas al comienzo del sueño, y son las que producen el estado de somnolencia. De hecho, su lesión produce insomnio permanente.

La acción combinada de las regiones del hipotálamo anterior y del prosencéfalo basal inhiben otros sistemas mediante neuronas GABA inhibitorias. Éstas proyectan al tronco del encéfalo, que contiene la formación reticular (sistema de arousal), e inhibe los sistemas de arousal activos en la vigilia. Además, proyectan al hipotálamo lateral, inhibiendo los sistemas de producción de histamina. De esta manera, el hipotálamo lateral deja de activar ciertas regiones en el tronco del encéfalo, y éste a su vez deja de activar el córtex. Como resultado final produce sueño, efecto que se ve amplificado por la inhibición directa que se produce sobre el córtex. De hecho, es en esta última vía directa en la que actúan los anestésicos generales.

Control neural del sueño REM

Los pasos entre vigilia, SOL y REM se controlan mediante la variación en los niveles de los neurotransmisores Acetilcolina (Aco), Serotonina (5-HT) y Noradrenalina (NA). Mientras que en SOL sus niveles son bajos, en torno a la fase REM varían. La Acetilconlina comienza a aumentar previamente a su inicio, llega a su máximo durante la fase y comienza a descender antes de que termine. Por ello se puede concluir que la Acetilcolina es la responsable de que se produzca la fase REM. Además, al final de la fase comienzan a aumentar los niveles de Serotonina y Noradrenalina y descienden cuando está terminando. Esto implica un efecto de inhibición de REM que se suma al efecto del descenso en el nivel de Acetilcolina. La combinación de altos niveles en los tres neurotransmisores sólo se produce en la vigilia. Este sistema regula el paso correcto entre los estados de vigilia, SOL y REM, evitando que REM se produzca a continuación de la vigilia.

 

Las áreas del Tegmentum Pontino (TP) y de la Formación Reticular Pontina Medial (FRPM) del tronco del encéfalo producen la fase REM mediante los neurotransmisores Aco y Glu por las vías indicadas en la imagen. Esto puede comprobarse mediante el Carbacol, agonista de la Acetilcolina, el cual al administrarlo produce fase REM. El Tegmentum Pontino también estimula el núcleo geniculado lateral del tálamo (núcleo importante en el procesado de la información visual), que a su vez proyecta a la corteza visual de proyección, siguiendo la misma vía que la información visual. Esta información se transmite mediante ondas PGO (Ponto-Geniculadas-Occipitales). Además, el Tegmentum Pontino estimula los Colículos Superiores, produciendo el movimiento ocular rápido característico del REM. Por último, también estimula el núcleo magnocelular del bulbo a través del núcleo subcoeruleus. De esta manera produce Glicina, con la cual inhibe las motoneuronas.

Control químico del sueño

Durante el SOL pueden haber pesadillas, terrores nocturnos y episodios de sonambulismo, mientras que en REM los sueños presentan un contenido narrativo estructurado. Puesto que la cantidad de sueño está regulada por sustancias químicas, su privación provoca efecto rebote. Las sustancias que aumentan la temperatura cerebral producen SOL. Además, la cantidad de comida ingerida puede aumentar el sueño REM si contiene muchas proteínas y el SOL si contiene muchos carbohidratos. La Adenosina, un nutriente de tipo nucleósido, se libera como consecuencia del metabolismo de la glucosa en células gliales. Se acumula durante la vigilia y está relacionado con la cantidad de ondas delta. Incluso tiene receptores en el área preóptica ventrolateral (APVL).

Características conductuales y electrofisiológicas del sueño y la vigilia

El sueño no sólo es dejar de estar despierto, es un estadio no homogéneo compuesto por diversas fases. Podemos clasificar estas fases observando las características eléctricas cerebrales (mediante un electroencefalograma, EEG), las características eléctricas del tono muscular (mediante un electromiograma, EMG), los movimientos de los ojos (mediante un electrooculograma, EOG) y ciertas variables fisiológicas que varían de forma circadiana siguiendo los patrones de sueño, como la temperatura corporal y cerebral, el ritmo cardíaco, etc.

La imagen muestra un registro EEG de actividad cortical. La desincronización es característica de una actividad alta, presente en la vigilia y en la fase de sueño REM. En estas fases, las ondas tienden a mostrar frecuencia alta y baja amplitud. Por otro lado, la sincronización caracteriza la baja actividad, presente en el resto de etapas de sueño, llamado sueño de ondas lentas (SOL). En esta fase, la tendencia es de ondas de baja frecuencia y alta amplitud. En ningún caso las frecuencias altas son compatibles con amplitudes altas.

Ritmos desincronizados

Ritmo Beta
13-30 Hz

Ritmo Alfa
8-12 Hz

Ritmos sincronizados

Ritmo Theta
3,5-7,5 Hz

Ritmo Delta
1-3.5 Hz







Durante el SOL, se produce el momento de máxima creación de hormonas del crecimiento. A medida que se suceden las etapas de sueño, descienden ciertas variables fisiológicas, especialmente la tasa cardíaca, el tono muscular, la respiración y la temperatura cerebral.
     Durante la fase REM, sin embargo, el cerebro produce ritmos beta como en la vigilia, aunque a la vez presenta una total atonía muscular. Por esto se le conoce también con el nombre de sueño paradójico. El nombre de REM se deriva de una de sus características principales, el movimiento rápido de los ojos durante esta fase (Rapid Eyes Movement, en castellano Movimiento Ocular Rápido, MOR). A diferencia del resto de fases del sueño, en esta aumentan la tasa cardíaca y la temperatura cerebral, mientras que la respiración mantiene ritmos variables. El cerebro también emite ondas PGO (Ponto-Geniculadas-Occipitales) como las que se emiten para transmitir la información visual. Esto está relacionado con que el principal contenido de los sueños sea visual. También se produce un aumento del arousal sexual, que en hombres se traduce como erecciones del pene, lo cual no implica sueños de contenido erótico. Los sueños producidos en fase REM presentan mayor contenido emocional. En animales, además, pueden comprobarse ritmos theta en el hipocampo, cosa que en humanos no puede hacerse debido a que el EEG no puede profundizar tanto. La imagen siguiente muestra algunas de estas variables:

Esta imagen muestra un somnograma. En él se pueden apreciar ciertas características de las fases del sueño. A lo largo de las horas de sueño, las fases de SOL y REM se alternan siguiendo un patrón de unos 90 minutos. Sin embargo, las fases de REM son cada vez más frecuentes y duraderas. Por ello, aunque al inicio predomina el SOL, al final predomina el sueño REM. Después de la vigilia nunca se producen fases REM, como muestra el inicio del somnograma. No obstante, esta fase puede producirse después de cualquier estadio, aunque normalmente lo hace después del estadio 2. Esta disposición, sin embargo, varía a lo largo de la vida. Mientras que el somnograma anterior se corresponde con el de una persona joven, el siguiente pertenece a un anciano:

Puede observarse una importante reducción del sueño REM y, entre los 60 y los 90 años, una reducción parcial o total de los estadios 3 y 4. El tiempo total de sueño también se ve reducido, a lo cual hay que añadir los continuos despertares.