Con solo presionar un interruptor, la Universidad de California, Berkeley, los neurocientíficos pueden enviar un ratón dormido al país de los sueños.
Los investigadores insertaron un interruptor optogenético en un grupo de células nerviosas ubicadas en la parte antigua del cerebro llamada médula, lo que les permitió activar o desactivar las neuronas con luz láser.
Cuando se activaron las neuronas, los ratones dormidos entraron en el sueño REM en cuestión de segundos. El sueño REM, caracterizado por movimientos oculares rápidos, es el estado de sueño en los mamíferos acompañado por la activación de la corteza y la parálisis total de los músculos esqueléticos, presumiblemente para que no tengamosNo representes los sueños que pasan por nuestra mente.
La inactivación de las neuronas redujo o incluso eliminó la capacidad de un mouse para ingresar al sueño REM
"La gente solía pensar que esta región de la médula solo estaba involucrada en la parálisis de los músculos esqueléticos durante el sueño REM", dijo el autor principal Yang Dan, profesor de biología molecular y celular de UC Berkeley e investigador del Instituto Médico Howard Hughes."Lo que demostramos es que estas neuronas desencadenaron todos los aspectos del sueño REM, incluida la parálisis muscular y la activación cortical típica que hace que el cerebro se vea más despierto que en el sueño no REM".
Dan ha demostrado que otros tipos de neuronas en el tronco encefálico y el hipotálamo influyen en el sueño REM, dijo: "Debido a la fuerte inducción del sueño REM, en el 94 por ciento de los ensayos registrados nuestros ratones entraron en el sueño REM segundos después de activarselas neuronas: creemos que este podría ser un nodo crítico de una red relativamente pequeña que toma la decisión de si se duerme o no ".
El equipo de UC Berkeley informó sus resultados en la edición impresa del 15 de octubre de la revista británica Naturaleza , y el documento se publicó en línea el 7 de octubre.
El descubrimiento no solo ayudará a los investigadores a comprender mejor el control complejo del sueño y los sueños en el cerebro, dijeron los investigadores, sino que permitirá a los científicos detenerse y comenzar a soñar a voluntad en ratones para saber por qué soñamos.
"Muchos trastornos psiquiátricos, especialmente los trastornos del estado de ánimo, están correlacionados con los cambios en el sueño REM, y algunos medicamentos ampliamente utilizados afectan el sueño REM, por lo que parece ser un indicador sensible de la salud mental y emocional", dijo el primer autor Franz Weber, unBecario postdoctoral de la Universidad de Berkeley: "Esperamos que estudiar el circuito del sueño nos lleve a nuevas ideas sobre estos trastornos y las enfermedades neurológicas que afectan el sueño, como las enfermedades de Parkinson y Alzheimer".
Comer y soñar
Los investigadores también encontraron que la activación de estas células cerebrales mientras los ratones estaban despiertos no tuvo ningún efecto sobre la vigilia, pero sí les hizo comer más. En ratones normales, estas neuronas, un subconjunto de células nerviosas que liberan el neurotransmisor gamma-amino butíricoácido GABA, y las llamadas neuronas GABAérgicas, son más activas durante los períodos de vigilia cuando los ratones comen o se arreglan, dos actividades muy placenteras.
Dan sospecha que estas neuronas GABAérgicas en la médula tienen el efecto opuesto de las neuronas de estrés, como las neuronas noradrenérgicas en la protuberancia, otra parte antigua del cerebro. Las neuronas noradrenérgicas liberan el transmisor noradrenalina, un primo de adrenalina.
"Otras personas han descubierto que las neuronas noradrenérgicas, que están activas cuando estás corriendo, se apagan al comer o arreglarte. Entonces parece que cuando estás relajado y disfrutando, las neuronas noradrenérgicas se apagan y estas neuronas GABAérgicas en la médulaencender ", dijo ella.
Las neuronas GABAérgicas se proyectan desde la parte ventral de la médula, que se encuentra en la parte superior de la médula espinal, hacia muchas regiones del tronco encefálico y el hipotálamo y, por lo tanto, pueden afectar muchas funciones corporales. Estas regiones son más primitivas queLa corteza cerebral, el centro del pensamiento y el razonamiento, son el asiento de las emociones y muchos comportamientos innatos, así como los centros de control de los músculos y las funciones automáticas, como la respiración.
cambio óptico del estado cerebral
Dan, Weber y sus colegas eligieron una técnica poderosa llamada optogenética para estudiar estas neuronas GABAérgicas relacionadas con REM en la médula. La técnica consiste en insertar un canal iónico sensible a la luz en tipos específicos de neuronas por medio de un virus.virus a las neuronas GABAérgicas, los investigadores utilizaron una línea de ratón genéticamente modificada que expresa una proteína marcadora solo en estas neuronas específicas. Una vez presente, el canal iónico puede activar la actividad de las neuronas cuando es estimulado por la luz láser a través de una fibra óptica insertada en el cerebroAlternativamente, la inserción de una bomba de iones inhibitorios en las neuronas GABAérgicas permitió a los investigadores desactivar la actividad de estas neuronas a través de la estimulación con láser.
Utilizando esta cepa de ratones genéticamente modificada, los investigadores mapearon la actividad de estas neuronas en la médula y luego registraron cómo la activación o inactivación de las neuronas durante breves períodos afectaba el comportamiento del sueño y la vigilia.
También usaron un medicamento para inactivar el mismo conjunto de neuronas y encontraron una reducción del sueño REM, aunque no tan inmediato y duradero por un período de tiempo más largo, ya que el medicamento requirió aproximadamente media hora para surtir efecto y desapareció lentamente.
También insertaron los canales iónicos sensibles a la luz en un conjunto diferente de neuronas en la médula: neuronas glutamatérgicas, que liberan el neurotransmisor glutamato. La activación de estas neuronas despertó inmediatamente a los animales, el efecto opuesto de activar las neuronas GABAérgicas.
Dan continúa sus estudios sobre las neuronas que afectan no solo el sueño REM, sino también el sueño no REM.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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