Sabemos que un sueño de calidad es tan esencial para la supervivencia como la comida y el agua. Sin embargo, a pesar de que pasamos un tercio de nuestra vida durmiendo, sigue siendo en gran medida un misterio científico.
No es que los expertos no lo hayan intentado.
El análisis del sueño, también conocido como polisomnografía, se utiliza para diagnosticar trastornos del sueño mediante el registro de múltiples tipos de datos, incluidos los del cerebro (electroencefalograma o EEG) y el corazón (electrocardiograma o ECG). Por lo general, los pacientes están conectados a docenas de sensores y cables en una clínica, que rastrean la actividad cerebral, ocular, muscular, respiratoria y cardíaca mientras duermen. No es exactamente una técnica que provoque sueño.
¿Pero qué pasaría si pudiéramos realizar la misma prueba en casa, con la misma precisión y en tiempo real?
Por primera vez, investigadores de informática de la Universidad del Sur de California han desarrollado un método que iguala el rendimiento de la polisomnografía evaluada por expertos utilizando solo un ecocardiograma de una sola derivación. El software, que es de código abierto, permite que cualquier persona con experiencia básica en codificación cree su propio dispositivo de seguimiento del sueño de bajo costo y casero.
«Los investigadores llevan décadas intentando encontrar métodos más sencillos y económicos para controlar el sueño, especialmente sin el incómodo gorro», afirma el autor principal Adam Jones, que recientemente obtuvo su doctorado en la USC. «Pero hasta ahora, el bajo rendimiento, incluso en condiciones ideales, ha llevado a la conclusión de que no será posible y que es necesario medir la actividad cerebral. Nuestra investigación demuestra que esta suposición ya no es cierta».
El modelo, que evalúa las fases del sueño al más alto nivel, también superó significativamente a otros modelos sin EEG, dijeron los investigadores, incluidos los dispositivos comerciales de seguimiento del sueño. «Queríamos desarrollar un sistema que abordara las limitaciones de los métodos actuales y la necesidad de una mayor accesibilidad y asequibilidad en el análisis del sueño», dijo Jones.
El estudio, publicado en junio de 2024 en la revista Las computadoras en la biología y la medicinafue coescrito por Laurent Itti, profesor de informática y asesor de Jones, y el colaborador de Jones desde hace mucho tiempo, Bhavin R. Sheth, ex alumno de la USC e ingeniero eléctrico de la Universidad de Houston.
¿Podría el corazón estar guiando la banda?
El sueño, un predictor clave del deterioro cognitivo, se vuelve más corto y más fragmentado con la edad, un hallazgo validado tanto por estudios anteriores como por la red neuronal de los investigadores. Pero este declive ocurre antes de lo esperado. Un estudio reciente en Neurología Descubrieron que las personas que tienen un sueño más interrumpido entre los 30 y 40 años tienen más del doble de probabilidades de tener problemas de memoria una década después.
La falta crónica de sueño también puede contribuir a la acumulación de placas beta-amiloide, un sello distintivo de la enfermedad de Alzheimer.
«Da un poco de miedo», dijo Jones, quien admite que antes de embarcarse en esta investigación como proyecto de pasatiempo en 2010, estaba en el grupo de los que «duerme cuando estoy muerto». «Por eso quiero que estas intervenciones lleguen pronto y que sean accesibles a la mayor cantidad de personas posible. Este software podría ayudar a desentrañar lo que sucede cuando dormimos todas las noches».
Los investigadores entrenaron su modelo con un conjunto de datos amplio y diverso de 4.000 grabaciones de sujetos de entre 5 y 90 años, utilizando únicamente datos cardíacos y una red neuronal de aprendizaje profundo. A través de ensayo y error, que abarcaron cientos de iteraciones, descubrieron que la red automatizada que solo incluía ECG podía puntuar el sueño tan bien como la polisomnografía «estándar de oro». Clasificó con éxito el sueño en las cinco etapas, incluido el sueño de movimientos oculares rápidos (REM), que es esencial para la consolidación de la memoria y la estabilidad emocional, y el sueño no REM, incluido el sueño profundo, que es crucial para la recuperación física y mental.
Además de simplificar un proceso que suele ser costoso y engorroso, este descubrimiento pone de relieve una conexión más profunda entre el corazón y el cerebro de lo que se creía hasta ahora. También pone de relieve el papel del sistema nervioso autónomo, que conecta el cerebro y el corazón.
«El corazón y el cerebro están conectados de maneras que no se comprenden bien, y esta investigación tiene como objetivo salvar esa brecha», dijo Jones. «Hay muchas pruebas en mi artículo de que, de hecho, el corazón puede estar liderando la banda, por así decirlo».
El trabajo también podría ayudar a mejorar los estudios del sueño en poblaciones remotas, ayudando a arrojar luz sobre los orígenes y las funciones del sueño.
En un artículo de seguimiento que se está preparando actualmente, Jones pretende explorar más a fondo en qué se centra la red en los datos del ECG. «Creo que hay mucha información oculta en el corazón que aún no conocemos», afirmó.
