Bases anatómicas y fisiológicas del sueño

Bases anat¨®micas y fisiol¨®gicas del sue?o

Dr. Rafael I. Aguirre?Navarrete1

Resumen

En los ¨²ltimos tiempos ha tenido mucho auge el estudio del sue?o, funci¨®n del ser humano a la que, en

cierta medida, no se le ha dado la importancia que merece desde el punto de vista m¨¦dico, al igual que su

patolog¨ªa. El presente trabajo tiene por objeto, a la luz de los conocimientos actuales, revisar en forma

resumida y pr¨¢ctica los elementos anat¨®micos y mecanismos involucrados en el sue?o, tipos de sue?o y la

regulaci¨®n sue?o?vigilia, con la intenci¨®n de que esta funci¨®n tan relevante se entienda mejor y sirva de

base en el futuro para un manejo m¨¢s adecuado de las alteraciones del sue?o y su terap¨¦utica.

Abstract

Sleep study has rarely been important until the past few years, although its pathology deserves special

attention from the medical point of view. The present work intends, with update knowledge, to review in a

summarized and practical way, the anatomical basis and mechanisms involved in sleep, its types, and the

regulation sleep?wakefulness cycle. This will be helpful for a better understanding of its function and will

permit an adequate management of its pathology.

Rev. Ecuat. Neurol. Vol. 15, No 2?3, 2007

________________________________________________________________________________

Introducci¨®n

La palabra sue?o se deriva del lat¨ªn ¡°somnum¡± y su ra¨ªz original se conserva en las palabras somn¨ªfero,

somnoliento y son¨¢mbulo. Seg¨²n el Diccionario de la Real Academia Espa?ola, sue?o, en resumen,

significa el acto de dormir como el deseo de hacerlo y ensue?o equivale al acto de so?ar, es la

representaci¨®n on¨ªrica de quien duerme. El adjetivo on¨ªrico proviene del griego ¡°¨®nar¡± que significa

ensue?o. So?ar es la representaci¨®n mental de im¨¢genes, sonidos, pensamientos y sensaciones durante el

sue?o generalmente de forma involuntaria.

El sue?o, como lo concebimos diariamente, se lo puede definir como un estado normal, recurrente y

reversible de disminuci¨®n de la percepci¨®n y de la capacidad de respuesta al medio ambiente. La actividad

motora cesa y se adopta una postura espec¨ªfica. El sue?o tambi¨¦n est¨¢ presente en mam¨ªferos, p¨¢jaros,

probablemente en reptiles, anfibios y peces.

A diferencia de lo que se cree com¨²nmente, el sue?o es un estado din¨¢mico donde grupos de neuronas

siguen activas desempe?ando un papel diferente al de la vigilia y es, adem¨¢s, necesario para la salud en

general del organismo, por sus propiedades de consolidar las distintas formas de la memoria,1 regular la

temperatura y la funci¨®n de ciertos neurotransmisores, as¨ª como de almacenar energ¨ªa y mantener la

inmunocompetencia.2

Con fines did¨¢cticos revisaremos los siguientes 4 puntos relacionados con la anatom¨ªa y fisiolog¨ªa del

sue?o y del ciclo vigilia?sue?o:

1. El sistema del despertar o vigilia y las hipocretinas que son neurop¨¦ptidos de reciente descubrimiento,

estrechamente relacionadas con la vigilia.

2. El sue?o de ondas lentas donde no existen los movimientos oculares r¨¢pidos (de las siglas en ingl¨¦s

¡°rapid eye movements¡±) denominado sue?o no REM (NREM).

3. El sue?o REM, es decir con movimientos oculares r¨¢pidos, o sue?o MOR en espa?ol.

4. La regulaci¨®n de estos ciclos vigilia?sue?o (ritmo circadiano).

Antes de entrar en detalle, para un entendimiento m¨¢s simple es importante recordar en forma general la

importancia de 4 n¨²cleos que est¨¢n estrechamente relacionados con la activaci¨®n de estas funciones, lo

que podr¨ªamos llamar ¡°interruptores¡± (switch)3 como son: el n¨²cleo hipotal¨¢mico posterior (NHP) con las

hipocretinas para la vigilia, el n¨²cleo ventral lateral pre¨®ptico (VLPO) para el sue?o NREM, el n¨²cleo

denominado reticularis pontis oralis (NRPO) lateral para el sue?o REM y el n¨²cleo supraquiasm¨¢tico (NSQ)

para la regulaci¨®n (reloj) o ¡°marcapaso¡± del ciclo sue?o?vigilia (cuadro 1).

Cuadro 1: N¨²cleos importantes referenciales en la activaci¨®n de las diferentes etapas del

ciclo sue?o?vigilia.

Estos n¨²cleos, por diferentes mecanismos ya m¨¢s elaborados que veremos en su debido momento, son

estimulados o inhibidos para que aparezca el sue?o y la vigilia con sus caracter¨ªsticas c¨ªclicas diarias.

En una persona normal adulta joven, el promedio de sue?o es de 8 horas diarias con 16 horas de vigilia? el

sue?o, como ya se mencion¨®, tiene 2 fases perfectamente definidas, el sue?o NREM o de ondas lentas

que tiene 4 etapas:

? Etapa I, de somnolencia o adormecimiento, caracterizada por la desaparici¨®n del ritmo alfa y

aplanamiento del registro con ondas theta (4?7 HZ) mezcladas y ondas v¨¦rtex al t¨¦rmino de ¨¦sta.

? Etapa II, con la aparici¨®n de actividad beta (mayor de 13 HZ), husos de sue?o y complejos K.

? Etapa III, donde se observan ondas lentas thetas con mayor frecuencia (m¨¢s del 50%) que deltas (menor

de 4 HZ).

? Etapa IV, de ondas deltas.

En la pr¨¢ctica y visualmente en ocasiones, es dif¨ªcil la diferenciaci¨®n entre las dos ¨²ltimas, la mayor¨ªa de

laboratorios las combinan con la denominaci¨®n de sue?o de ondas lentas.4 El sue?o REM aparece

generalmente a los 90 minutos despu¨¦s de las etapas anteriores y se caracteriza por un componente

t¨®nico que persiste durante todo el sue?o REM, y est¨¢ dado por la aton¨ªa muscular generalizada que

respeta ¨²nicamente la musculatura de los movimientos oculares y del diafragma. Adem¨¢s, incluye un EEG

desincronizado con frecuencia de bajo voltaje y mixta, similar al de la persona despierta con ojos abiertos,

actividad r¨ªtmica theta hipoc¨¢mpica, ausencia de husos de sue?o y complejo K, y series de ondas de 2?5

HZ v¨¦rtex negativas denominadas ¡°ondas en dientes de sierra¡± (sawtooth waves) que ocurren

particularmente justo antes de los brotes de movimientos oculares r¨¢pidos (REM o MOR). Esos brotes

constituyen el componente f¨¢sico intermitente caracter¨ªstico de esta etapa, junto con contracciones

musculares ocasionales y una irregular aceleraci¨®n cardiorrespiratoria.5 Este ciclo se repite durante toda la

noche durante 4 ¨® 5 veces m¨¢s, con la particularidad de que es la etapa II de sue?o la m¨¢s frecuente

(50%), la etapa III y IV (25%), el sue?o REM (25%) y la etapa I (5%). El sue?o de ondas lentas ocurre en

mayor proporci¨®n en la primera parte del mismo, mientras que el sue?o REM es m¨¢s frecuente en la

segunda mitad.6

El neonato duerme aproximadamente 16 horas y tambi¨¦n presenta sue?o NREM (sue?o quieto) y REM

(activo). Durante la primera d¨¦cada el porcentaje de sue?o REM cae y el tiempo de inicio del primer REM

(latencia REM) aumenta? los j¨®venes de 15 a 25 a?os tienden fisiol¨®gicamente a dormir tarde y levantarse

tarde7 (fase retardada del sue?o), el porcentaje de sue?o de ondas lentas comienza a caer y as¨ª contin¨²a

hasta la vejez donde se agregan despertares frecuentes, la latencia REM se acorta, existe reducci¨®n total

del sue?o, trastornos de la respiraci¨®n, y contrariamente a los j¨®venes estas personas se duermen

temprano y se despiertan tambi¨¦n temprano en la madrugada (fase adelantada del sue?o).

Localizaciones neuroanat¨®micas del sue?o y la vigilia

Describiremos en primer lugar el sistema del despertar o estado de vigilia, es decir las estructuras

anat¨®micas que nos mantienen despiertos. Conocidos son, desde principios del siglo pasado, los estudios

de Bremer, primero, y Morruzi y Magoun posteriormente, que descubrieron la importancia del tallo cerebral

y el sistema activador reticular ascendente (SARA), respectivamente, en la estimulaci¨®n de la corteza

cerebral? luego Von Economo y Nauta, mientras estudiaban los efectos de ciertas encefalitis epid¨¦micas,

descubrieron que era la regi¨®n del hipot¨¢lamo posterior muy importante en el mantenimiento del estado de

vigilia porque pacientes con encefalitis (let¨¢rgica) en coma ten¨ªan destruida principalmente esta zona. Lo

contrario suced¨ªa, en cambio, cuando la lesi¨®n se localizaba en el hipot¨¢lamo anterior (Nauta), es decir, el

paciente permanec¨ªa despierto.

Posteriormente aparecieron los otros conceptos cl¨¢sicos iniciales que, adem¨¢s del tallo cerebral y el

hipot¨¢lamo, se necesita para activar en forma difusa la corteza cerebral, el t¨¢lamo a trav¨¦s de los n¨²cleos

tal¨¢micos no espec¨ªficos y de la l¨ªnea media, proceso que se lleva a cabo con la liberaci¨®n de glutamato

neurotransmisor excitador muy com¨²n en el sistema nervioso central (SNC). A partir del a?o 1960 en

adelante se comienzan a documentar otras estructuras implicadas directamente en este sistema del

despertar, o que mantienen el estado de vigilia, como el n¨²cleo del raf¨¦ (NR) en el mesenc¨¦falo con sus

neuronas ricas en serotonina y el locus ceruleus (LC) con la liberaci¨®n de noradrenalina? le siguen el n¨²cleo

basal de Meynert (NB) con la acetilcolina, la am¨ªgdala, el n¨²cleo supraquiasm¨¢tico (NSQ) marcapaso

regulador del ciclo sue?o?vigilia como ya hemos anotado, el n¨²cleo tuberomamilar (NTM) del hipot¨¢lamo el

cual contiene histamina, 8 las neuronas dopamin¨¦rgicas de la substancia nigra y el ¨¢rea ventro tegmental

(VT), as¨ª como los n¨²cleos tegmentales ventro?lateral (TLD) y ped¨²nculo?pontino (TPP). Todos estos

n¨²cleos en distinta medida con sus neurotransmisores excitadores se proyectan al mismo tiempo y en

forma difusa hacia la corteza cerebral y son estimulados por la sustancia reticular que en su momento

recibe los impulsos sensoriales del medio externo e interno.9

La formaci¨®n reticular, o sea el SARA, activa la corteza cerebral por dos v¨ªas: la v¨ªa dorsal a trav¨¦s de los

n¨²cleos intralaminares del t¨¢lamo y la v¨ªa ventral que se proyectan al hipot¨¢lamo lateral y n¨²cleos basales

(Meynert, cintilla diagonal de Broca, sustancia innominada y n¨²cleos del septo), cuyas conexiones terminan

en la corteza cerebral e hipocampo.10

Hipocretinas

Fue en 1998 en que se descubre la sustancia involucrada en la acci¨®n del hipot¨¢lamo lateral responsable

del despertar y la vigilia, cuando dos grupos de investigadores independientes, casi al mismo tiempo,

identificaron un componente que se sintetizaba en un peque?o grupo de neuronas polimorfas que se

encontraban espec¨ªficamente en la regi¨®n posterior y lateral del hipot¨¢lamo. Un grupo las llam¨®

hipocretinas (de Lecea, et.al.) por el sitio donde se las localizaba y por su parecido a la hormona secretina.

Se las dividi¨® en hipocretina 1 (HCT 1) y 2 (HCT 2) con 33 y 28 amino¨¢cidos, respectivamente.11 El otro

grupo las denomin¨® orexinas (del griego ¡°orexis,¡± que significa apetito) por el control de dicha zona sobre el

apetito (efecto estimulante). Tambi¨¦n las clasificaron en orexinas A (OXA) y B (OXB). Ambos grupos son

p¨¦ptidos excitarios que tienen sus receptores HCTR1 y HCTR2 (OXRA y OXRB) con diferentes funciones y

distribuci¨®n en el SNC, especialmente en los sitios relacionados con el despertar.12, 13

Este grupo neuronal hipotal¨¢mico que producen las hipocretinas (neuromoduladores) se proyectan a la

corteza cerebral y, adem¨¢s, hacia algunas estructuras involucradas con la vigilia, como el locus ceruleus, y

los n¨²cleos del raf¨¦, tal¨¢micos no espec¨ªficos, basal anterior de Meynert y la am¨ªgdala? n¨²cleos

tegmentales ventrales y pedunculopontinos y a la sustancia nigra, entre los principales.

Se ha demostrado que existe una mayor concentraci¨®n de terminales y receptores de hipocretinas en el

locus ceruleus del tallo cerebral y el n¨²cleo tuberomamilar del hipot¨¢lamo (ambos relacionados

directamente con el mantenimiento o generaci¨®n de la vigilia) y que sus neuronas noradren¨¦rgicas e

histamin¨¦rgicas, respectivamente, son facilitadas con la aplicaci¨®n de hipocretina, lo que sugiere su

importancia en el sistema del despertar. Adem¨¢s, el aumento del tiempo de vigilia, en animales de

experimentaci¨®n al inyectar hipocretinas intraventricularmente, tambi¨¦n apoya esta hip¨®tesis.14

Por otro lado, la disminuci¨®n de esta sustancia produce el efecto contrario, es decir, la somnolencia con

disminuci¨®n de la actividad motora como ocurre en un cuadro muy similar a la narcolepsia con cataplej¨ªa,

que se ha logrado reproducir en animales de experimentaci¨®n en los cuales de alguna manera

(gen¨¦ticamente o por lesi¨®n citot¨®xica) se ha inactivado la producci¨®n de hipocretinas.15

En base a estos experimentos, aparecieron posteriormente estudios cl¨ªnicos en humanos que corroboran lo

observado en animales, como ocurre en el d¨¦ficit de hipocretina 1 (HCT 1) en el l¨ªquido cefalorraqu¨ªdeo

(LCR) de pacientes con narcolepsia y cataplej¨ªa. Sin embargo, niveles bajos de HCT 1 en el LCR se han

observado tambi¨¦n en otros casos, como sucede en el traumatismo encef¨¢lico, tumores e infecciones

cerebrales y rara vez en el s¨ªndrome de Guillain?Barr¨¦ (posiblemente por autoinmunidad), lo que

exceptuando esta ¨²ltima entidad podr¨ªa explicar la somnolencia en estos pacientes.16 Finalmente estudios

post?mortem del hipot¨¢lamo de pacientes narcol¨¦pticos han evidenciado marcada disminuci¨®n o ausencia

de neuronas hipocretin¨¦rgicas en la mayor¨ªa de los casos, es decir, la relaci¨®n d¨¦ficit de hipocretina?

somnolencia es evidente, aunque algunos autores han sostenido que la acci¨®n de las hipocretinas estar¨ªan

relacionadas solo con facilitar la actividad motora o el aumento de vigilancia que acompa?a a la actividad

motora, porque el aumento de la vigilancia propiamente ser¨ªa mediado por el sistema histamin¨¦rgico, como

ocurre al perfundir hipocretinas en el n¨²cleo tuberomamilar del hipot¨¢lamo.

Tambi¨¦n se ha demostrado que una subpoblaci¨®n de neuronas de hipocretinas diferente a las que

producen el despertar se activar¨ªa durante el sue?o REM.

Resumiendo, las hipocretinas est¨¢n involucradas en la facilitaci¨®n de la actividad motora, tono muscular, el

despertar, sue?o REM, ciclo sue?o?vigilia y participar¨ªan tambi¨¦n en funciones metab¨®licas (regulaci¨®n del

apetito), neuroend¨®crinas y vegetativas.

Todas las estructuras anat¨®micas con sus respectivos neurotransmisores del despertar que entran en

acci¨®n ante los est¨ªmulos externos e internos que estimulan el SARA, las hipocretinas y todos los otros

componentes que hemos revisado y que se activan al mismo tiempo en forma difusa se muestran en la

figura 1.

Sue?o de ondas lentas No REM (NREM)

Ocurre cuando las neuronas de hipocretinas son inhibidas por las descargas gaba¨¦rgicas y de galanina

que se originan en el ¨¢rea pre¨®ptica y basal anterior, espec¨ª? ficamente el n¨²cleo ventrolateral pre¨®ptico

(VLPO) que hab¨ªamos se?alado al comienzo del art¨ªculo como el segundo n¨²cleo importante17 (interruptor

para el inicio del sue?o). Experimentalmente, la estimulaci¨®n el¨¦ctrica del hipot¨¢lamo anterior y ¨¢rea

pre¨®ptica producen sue?o. Su lesi¨®n, como se evidenci¨® en la encefalitis let¨¢rgica despu¨¦s de la pandemia

de influenza que sigui¨® a la Primera Guerra Mundial, provoc¨® pacientes con severo insomnio.

Figura 1: N¨²cleos involucrados en el sistema del despertar, sue?o y ciclo vigilia?sue?o

La actividad de las hipocretinas es menor durante el sue?o NREM que durante la vigilia. Al inhibirse las

hipocretinas se inhiben tambi¨¦n, aunque no totalmente, todas las estructuras que hemos se?alados,

provocan el despertar o la vigilia, excepto los n¨²cleos tegmentales laterodorsales (TLD) y

pedunculopontinos (TPP) responsables de los movimientos oculares r¨¢pidos (MOR), los cuales s¨ª se

inhiben completamente2, 16 (En un extremo, en c¨ªrculos blancos, las zonas activadoras del despertar, y en

el otro extremo, en c¨ªrculos negros, las del sue?o o inhibici¨®n completa con sus acciones intermedias)

como lo muestra el cuadro 2. El n¨²cleo reticular del t¨¢lamo es el responsable de la generaci¨®n de la

actividad de los husos de sue?o debido a la desaferentaci¨®n de la corteza cerebral durante el sue?o por la

inhibici¨®n de las fibras sensoriales ascendentes. Todo lo anterior explicar¨ªa la disminuci¨®n de la funci¨®n

motora, la ausencia de movimientos oculares r¨¢pidos y la generaci¨®n de ondas lentas que caracterizan al

sue?o NREM. El bulbo tambi¨¦n participa por intermedio del n¨²cleo del fasc¨ªculo solitario que incluye un

grupo neuronal, que descarga m¨¢s activamente durante el sue?o no REM que durante la vigilia, y la

estimulaci¨®n el¨¦ctrica de este sitio produce sue?o. Fibras de este n¨²cleo se proyectan tambi¨¦n al puente,

mesenc¨¦falo, t¨¢lamo, hipot¨¢lamo y sistema l¨ªmbico, origin¨¢ndose el caracter¨ªstico tono parasimp¨¢tico que

predomina durante el sue?o no REM.

Cuadro 2: Activaci¨®n y desactivaci¨®n de los diferentes componentes del sue?o y la vigilia.

La generaci¨®n de los husos de sue?o en el sue?o NREM tiene ciertas peculiaridades que conviene

mencionarlas. Durante la vigilia y el sue?o REM las neuronas reticulares tal¨¢micas tienen actividad ¡°t¨®nica,¡±

pero durante el sue?o NREM ellas alteran su actividad el¨¦ctrica para producir patrones de descargas en

¡°brotes.¡± La desactivaci¨®n de los n¨²cleos colin¨¦rgicos de Meynert y de los n¨²cleos tegmentales

pedunculopontino y laterodorsal consiguen que los n¨²cleos reticulares del t¨¢lamo se activen y gracias a su

actividad gaba¨¦rgica bloqueen el paso de la informaci¨®n sensorial del exterior consolid¨¢ndose as¨ª el sue?o.

La traducci¨®n EEG de la activaci¨®n de los n¨²cleos reticulares del t¨¢lamo es la aparici¨®n de los husos de

sue?o (Etapa II del sue?o NREM). En el sue?o profundo, tras producirse una progresiva hiperpolarizaci¨®n

de estos n¨²cleos reticulares del t¨¢lamo, desaparecen los husos de sue?o, se activan los n¨²cleos dorsales

del t¨¢lamo que se proyectan hacia la corteza y aparece en el EEG la actividad delta caracter¨ªstica del

sue?o profundo NREM.18

Como hemos podido apreciar, la acci¨®n de las hipocretinas es muy importante, ya sea con su activaci¨®n en

la vigilia y desactivaci¨®n en el sue?o? pero, adem¨¢s, lo hace modulando dicha acci¨®n de tal manera que los

ciclos sue?o?vigilia ocurrir¨ªan en forma progresiva evitando una transici¨®n brusca o inadecuada entre estos

dos sistemas. Es por esto, quiz¨¢s, que en la polisomnograf¨ªa, fen¨®menos como los complejos K y husos de

sue?o se introducen al inicio del sue?o REM o una aton¨ªa muscular precede antes de otro REM. Un

resumen de la activaci¨®n y desactivaci¨®n de las principales estructuras de la vigilia y los tipos de sue?o

aparece en el cuadro 2.

Sue?o con movimientos oculares r¨¢pidos (MOR)o REM

El sue?o REM se caracteriza a diferencia del sue?o NREM justamente por esta particularidad de presentar

la persona dormida episodios de movimientos oculares r¨¢pidos, aton¨ªa muscular, adem¨¢s de una actividad

cortical de ¡°despertar¡± similar a la actividad que se registra en el EEG de rutina al hacer abrir los p¨¢rpados

y las cl¨¢sicas ondas ¡°como dientes de sierra¡± descritas con anterioridad.

Experimentalmente con t¨¦cnicas de secci¨®n del tallo cerebral a distintos niveles, se ha podido demostrar

que el sitio principal donde se genera el sue?o REM est¨¢ localizado a nivel del puente o protuberancia. La

porci¨®n dorsal del puente (tegmento pontino) contiene un grupo de c¨¦lulas y tractos de fibras ascendentes

conocidas como sistema activador reticular ascendente (SARA), cuya parte m¨¢s rostral se conoce como

n¨²cleo reticular pontis oralis (NRPO) y es el que originar¨ªa la descarga en el sue?o REM, m¨¢s

espec¨ªficamente en el ¨¢rea localizada en su parte lateral, ventral al n¨²cleo ceruleus2 porque su destrucci¨®n

produce la desaparici¨®n del sue?o REM y esta misma zona en el sue?o REM descarga selectivamente

(c¨¦lulas ¡°on¡±) algunas de ellas secretando acetilcolina.

Por el contrario, las c¨¦lulas ¡°off¡± de apagado han sido encontradas en el locus ceruleus noradren¨¦rgico y en

el sistema serotonin¨¦rgico del raf¨¦, estas c¨¦lulas descargan, como ya se mencion¨®, normalmente durante

la vigilia, parcialmente en el sue?o NREM y son silentes durante el sue?o REM (cuadro 2).

 ................
................

In order to avoid copyright disputes, this page is only a partial summary.

Google Online Preview   Download