Durante el sueño, nuestro cerebro se somete a un conjunto complejo de procesos para garantizar que nos despertemos sintiéndonos renovados. En los seres humanos, las diferentes fases del sueño, el movimiento ocular rápido (REM) y el sueño no REM, están asociadas con distintos cambios en la fisiología, la actividad cerebral y la cognición. Por ejemplo, durante el sueño REM, nuestro cerebro está muy activo y experimentamos nuestros sueños más vívidos, extraños y emocionales. Durante el sueño no REM, el cerebro es metabólicamente menos activo y elimina los productos de desecho al expulsar el líquido cefalorraquídeo a través de los ventrículos del cerebro, las cámaras interconectadas que rodean las estructuras del cerebro, y luego a través del cerebro. Este proceso supuestamente ayuda al cuerpo a eliminar los depósitos de proteínas dañinas del cerebro, como los asociados con el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer.
¿Qué sucede en el cerebro de una paloma durante el sueño?
La cuestión de si también tienen lugar procesos similares en las aves no ha sido resuelta hasta ahora. «El último ancestro evolutivo común de aves y mamíferos se remonta a unos 315 millones de años, a los primeros días de los vertebrados terrestres», dice el profesor Onur Güntürkün, jefe del Departamento de Biopsicología de la Universidad Ruhr de Bochum. «Sin embargo, los patrones de sueño en las aves son notablemente similares a los de los mamíferos, incluidas las fases REM y no REM».
Para averiguar qué sucede exactamente cuando las aves duermen, los investigadores utilizaron cámaras de video infrarrojas e imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) para observar y registrar los estados de sueño y vigilia de 15 palomas especialmente entrenadas para dormir en estas condiciones experimentales.
Las grabaciones de video arrojan luz sobre las fases del sueño en las aves. «Pudimos observar si uno o ambos ojos estaban abiertos o cerrados, y rastrear los movimientos de los ojos y los cambios en el tamaño de la pupila a través de los párpados transparentes de las palomas durante el sueño», explica Mehdi Behroozi, del equipo de Bochum. Simultáneamente, las grabaciones de fMRI proporcionaron información sobre la activación cerebral y el flujo de líquido cefalorraquídeo en los ventrículos.
sueños de volar
«Durante el sueño REM, observamos una fuerte actividad en las regiones del cerebro responsables del procesamiento visual, incluso en aquellas áreas que analizan el movimiento del entorno de una paloma durante el vuelo», dice Mehdi Behroozi. El equipo también notó actividad en las áreas que procesan las señales del cuerpo, especialmente de las alas. «Con base en estas observaciones, creemos que las aves, al igual que los humanos, sueñan durante el sueño REM y podrían estar experimentando el vuelo en sus sueños», agrega Mehdi Behroozi.
Además, los científicos notaron la activación de un área particular del cerebro conocida como amígdala durante estas fases. «Esto sugiere que si las aves experimentan algo similar a nuestros sueños humanos, los sueños de las palomas también podrían incluir emociones», dice Gianina Ungurean del Grupo de Sueño Aviar en el Instituto Max Planck de Inteligencia Biológica. Esta hipótesis está respaldada por el hecho de que las pupilas de las aves se contraen rápidamente durante el sueño REM, como lo hacen durante el cortejo o los comportamientos agresivos mientras están despiertos, como lo demostraron recientemente Gianina Ungurean y sus colegas.
Lavando el polvo del día
Al igual que en los humanos, el flujo de líquido cefalorraquídeo a través de los ventrículos aumenta durante el sueño no REM en las palomas. Sin embargo, el equipo descubrió por primera vez, en cualquier animal, que el flujo disminuía drásticamente durante el sueño REM. «Creemos que el aumento del flujo de sangre en el cerebro durante el sueño REM, que respalda la actividad cerebral elevada, podría bloquear el movimiento del líquido cefalorraquídeo desde los ventrículos hacia el cerebro», explica Niels Rattenborg, director del Grupo de sueño aviar. «Esto sugiere que el sueño REM y sus funciones podrían producirse a expensas de la eliminación de desechos del cerebro».
Sin embargo, los científicos también están considerando la posibilidad de que el sueño REM contribuya a la eliminación de desechos de formas inesperadas. «Al comienzo del sueño REM, la entrada de sangre aumenta el diámetro de los vasos. Esto podría obligar al líquido cefalorraquídeo que ingresó al espacio durante el sueño no REM a fluir hacia el tejido cerebral y mejorar la salida de líquidos que transportan productos de desecho», dice. Gianina Ungurean.
Los investigadores especulan que el proceso de limpieza del cerebro durante el sueño puede ser especialmente crucial para las aves. Dado que sus cerebros tienen una mayor densidad de neuronas en comparación con los mamíferos, la eliminación de productos de desecho puede requerir ciclos de lavado más eficientes o más frecuentes. Como las aves experimentan más y más breves fases REM durante el sueño que los mamíferos, el aumento frecuente de sangre asociado podría ayudar a mantener sus cerebros densamente poblados libres de productos de desecho dañinos.
¡Cuéntanos sobre tus sueños!
En el futuro, el equipo planea explorar el papel potencial del sueño REM en la eliminación de desechos. Además, están pensando en formas de aprender sobre el contenido del sueño de una paloma. «Esperamos entrenar a las aves para que informen si acaban de ver lo que vieron al despertar del sueño REM. Ese sería un paso esencial para establecer si sueñan», explica Gianina Ungurean. Pero incluso sin un análisis detallado de los sueños, los nuevos hallazgos ya nos ayudan a comprender mejor el papel del sueño, tanto en las aves como en los humanos. Resaltan la importancia del sueño para mantener un cerebro saludable y prevenir el deterioro cognitivo, y también implican que soñar tiene una historia muy larga.
El estudio fue realizado por el equipo de Biopsicología de Bochum, así como por investigadores del Instituto Max Planck de Inteligencia Biológica, el Instituto Max Planck de Neurobiología del Comportamiento, el Departamento de Neurofisiología de la Universidad Ruhr de Bochum y la Université Claude Bernard Lyon.
