Quedarse dormido y despertarse son transiciones clave en el día de todos. Millones de personas tienen problemas con estas transiciones: les resulta difícil conciliar el sueño o permanecer dormidos por la noche y mantenerse despiertos durante el día. A pesar de décadas de investigación, cómo funcionan estas transiciones, la mecánica neurobiológica de nuestro ritmo circadiano, sigue siendo en gran parte un misterio para los científicos del cerebro.
Ahora, sin embargo, los científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland UM SOM han identificado el funcionamiento de una vía clave para estos procesos. La vía que parece desempeñar un papel clave en la regulación del "cambio" entre la vigilia y el sueñoEste es el primer estudio para dilucidar este proceso con tal detalle biofísico.
Andrea Meredith, PhD, Profesora Asociada de Fisiología en la UM SOM, se centró en un área particular del cerebro, el núcleo supraquiasmático en el hipotálamo. Esta región actúa como el reloj interno del cerebro, determinando cuándo tenemos ganas de dormir, cuánto tiempodormir, y cuando nos apetezca levantarnos. Dentro del núcleo supraquiasmático, que se conoce como SCN, se centró en ciertos canales iónicos, proteínas que conducen la corriente eléctrica, transmitiendo información de una neurona a otra. Se centró en un grupo de canalesconocidos como canales de potasio BK, que parecen ser particularmente activos en el SCN.
En el artículo, que apareció recientemente en Comunicaciones de la naturaleza , la Dra. Meredith examinó ratones, cuyo horario es opuesto al de los humanos: duermen durante el día y están despiertos por la noche. Descubrió que los canales BK están activos durante la vigilia, que para los ratones era por la noche; durante el día,Los canales BK estaban inactivos. Descubrió que en este contexto diurno, el papel de los canales BK es inhibir la vigilia.
La profesora Meredith examinó ratones normales, junto con ratones que habían sido alterados genéticamente para que sus canales BK no pudieran inactivarse. Luego, registró la actividad en estos canales, a través de electrodos colocados en neuronas SCN. En los cerebros del grupo modificado genéticamente, los animales que no pudieron inactivar sus canales BK, encontró niveles más bajos de actividad neuronal, lo que se asoció con más vigilia durante el día. Esto era inusual, porque los ratones generalmente duermen durante el día.
Los nuevos hallazgos son sorprendentes, por varias razones. Los investigadores no sabían de ningún proceso fisiológico en el cuerpo que dependiera de la inactivación del canal BK como mecanismo. Los científicos sabían que el canal actuaba de esta manera, pero nosaber cómo las neuronas utilizan este mecanismo para regular la codificación de información en el cerebro. Este es el primer estudio que demuestra que la inactivación del canal BK es fundamental para codificar el ritmo circadiano en el cerebro.
Anteriormente, se sabía que los canales BK eran importantes para regular otras funciones fisiológicas. Son importantes para activar los músculos y desempeñan un papel destacado en el control de la presión arterial, la frecuencia cardíaca y la función de la vejiga. En el cerebro, los canales BK se hanSe sabe que participa en la regulación de la excitabilidad neuronal y que desempeña un papel en el control motor, el aprendizaje y la memoria. En el cerebro, la disfunción de los canales BK se asocia con temblores, convulsiones, adicción y problemas de aprendizaje y memoria.
"Sabíamos que los canales BK eran muy importantes en todo el cuerpo", dice la profesora Meredith. "Pero ahora tenemos pruebas sólidas de que están involucrados específica e intrínsecamente en el ciclo de vigilia-sueño. Eso es realmente emocionante".
Además, en el pasado, los científicos habían pensado que el patrón de disparo día-noche estaba impulsado en gran medida por un mecanismo diferente, el número de canales iónicos que existen en la superficie de las neuronas SCN. El nuevo artículo mostró que este modelo es demasiadosimplista. El nuevo estudio muestra que la clave no es el número de canales, sino el hecho de que los canales se están activando y, lo que es más importante, desactivado, en momentos específicos del día.
El descubrimiento tiene implicaciones clínicas. La profesora Meredith dice que la nueva comprensión del mecanismo de inactivación podría potencialmente usarse para desarrollar medicamentos que se dirijan a los ritmos circadianos. Tal medicamento podría usarse para tratar los trastornos del sueño, el desfase horario y el trastorno afectivo estacional.todo lo cual implica problemas con el reloj circadiano SCN.
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Materiales proporcionado por Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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