Una nueva investigación que utiliza resonancia magnética de alto campo de 7 Tesla avanza en la comprensión de los mecanismos de regulación del sueño.

Un estudio realizado por un equipo de investigación del Instituto de la Universidad de Lieja (BE), utilizando resonancia magnética de alto campo de 7 Tesla, proporciona conocimientos mejorados sobre los mecanismos de regulación del sueño.

Sabemos desde hace mucho tiempo que dormir es bueno para el cerebro. También sabemos que la luz no sólo sirve para la visión, sino que también juega un papel importante en otros aspectos como el estado de ánimo. Lo que no sabemos es cómo sucede todo esto en nuestro cerebro. Dos estudios separados realizados por investigadores de la Universidad de Lieja utilizando resonancia magnética de 7 Tesla en la plataforma GIGA-Centre de Recherche du Cyclotron proporcionan una introducción a la interpretación.

Un equipo científico del Ciclotrón de la ULiège / Centro de Investigación en Imágenes In Vivo (GIGA-CRC-IVI) ha demostrado que la calidad del sueño REM (la parte del sueño en la que más soñamos) está ligada a la actividad posicional. azul. Este pequeño núcleo cerebral, del tamaño aproximado de un trozo de espagueti de 2 cm, está situado en la base del cerebro (en el tronco del encéfalo).

El locus coeruleus, que en latín significa “mancha azul”, recibe su nombre por su color cuando se observa en la autopsia. Se dirige a cada zona del cerebro (y a la médula espinal) para secretar un neuromodulador llamado noradrenalina. La noradrenalina no sólo es importante para estimular las neuronas y mantenerlas despiertas, sino también para toda una serie de procesos cognitivos como la memoria, el procesamiento emocional, el estrés y la ansiedad. Su actividad iniciadora del sueño debe disminuir y detenerse para permitir el sueño REM.

“Esto permite que el sueño REM funcione sin noradrenalina, seleccionando qué sinapsis retener o descartar durante el sueño y permitiendo un nuevo día lleno de nuevas experiencias”, explica Jill Vandewaal, codirectora de GIGA CRC-IVI.

La investigación en animales ya ha demostrado que el funcionamiento de este pequeño núcleo es fundamental para el sueño y la vigilia.

“En humanos, se ha investigado poco porque el pequeño tamaño del núcleo y su ubicación profunda dificultan su seguimiento in vivo mediante resonancia magnética convencional”, explica Ekaterina Koshmanova, investigadora del laboratorio y primera autora del artículo publicado en la revista. . Perspectiva de la JCI. “Gracias a la alta resolución de la resonancia magnética de 7 Tesla, pudimos aislar el núcleo y extraer su actividad durante una tarea cognitiva sencilla mientras estamos despiertos, demostrando así que cuanto más reactivo es el locus coeruleus durante el día, menor es la calidad percibida de nuestro sueño y menor será la densidad de nuestros movimientos oculares durante el sueño”. Nuestro ayuno.

Esto parece ser particularmente cierto con la edad, ya que este efecto solo se detectó en las personas estudiadas de 50 a 70 años y no en los jóvenes de 18 a 30 años. Este hallazgo podría explicar por qué algunas personas desarrollan insomnio gradualmente con la edad. Estos hallazgos preliminares también sientan las bases para futuros estudios sobre la actividad de este pequeño núcleo durante el sueño y el papel que puede desempeñar en el insomnio y en la asociación sueño-sueño. enfermedad de alzheimer enfermedad.

Una red que difunde luz en nuestro cerebro

Mientras tanto, el mismo equipo de investigación intentó comprender mejor cómo la luz estimula nuestra percepción. La luz actúa como una taza de café y nos ayuda a mantenernos despiertos. Por eso recomendamos no utilizar demasiada luz en nuestros smartphones y tablets por la noche. Esto puede alterar nuestro sueño. Por otro lado, la misma luz puede ayudarnos durante el día.

Muchos estudios han demostrado que una buena iluminación puede ayudar a los estudiantes de las escuelas, al personal de los hospitales, a los pacientes y a los empleados de las empresas. La parte azul de la luz es más eficaz para este propósito, ya que tenemos detectores de luz azul en nuestros ojos que le informan a nuestro cerebro sobre la calidad y cantidad de luz que nos rodea.

Una vez más, las áreas del cerebro responsables de este efecto estimulante de la luz (también conocido como efecto “no visual” de la luz) no se conocen bien.

Regiones parietales (A) y talámicas (B) involucradas en la tarea cognitiva auditiva más compleja mientras los participantes estaban iluminados para una resonancia magnética 7T. Derecha, reconstrucción temporal de la actividad durante 25 minutos de grabación. (C) Ubicación de diferentes núcleos del tálamo y la región del tálamo utilizada para el análisis. Esta última zona es la que recibe información óptica y modifica la actividad del área parietal. Crédito: Universidad de Lieja/GIGA CRC IVI

“Son de tamaño pequeño y están situados en la parte subcortical del cerebro”, explica Elenia Paparella, estudiante de doctorado en el laboratorio de la FNRS y primera autora del artículo publicado en Biología de la comunicación. El equipo de investigadores GIGA-CRC-IVI pudo una vez más aprovechar la alta resolución de la resonancia magnética de 7 Tesla para demostrar que el tálamo, un área subcortical situada debajo del cuerpo calloso (que conecta los dos hemisferios), desempeña un papel en la transmisión de información óptica, invisible para la corteza parietal en un área que se sabe que controla los niveles de atención.

“Sabíamos su importante papel en la visión, pero aún no estaba claro su papel en los aspectos no visuales. A través de este estudio, demostramos que el tálamo estimula las áreas parietales y no al revés, como pensábamos”.

Estos nuevos avances en nuestro conocimiento del papel del tálamo nos permitirán eventualmente proponer soluciones de iluminación que ayudarían a ser conscientes de cuándo necesitamos estar completamente despiertos y concentrados, o que contribuirían a dormir mejor a través de una luz reparadora.

Referencias: “La actividad del locus coeruleus durante la vigilia se asocia con la calidad del sueño REM en personas mayores” por Ekaterina Koschmanova, Alexander Berger, Elise Beckers, Islay Campbell, Nasrin Mortazavi, Roya Sharifpour, Elenia Babarella, Fermin Balda, Christian Birtomer, Christian Degelder, Eric Salmon, Laurent Lamalle, Christine Bastin, Maxime Van Egeroo, Christophe Philips, Pierre Maquet, Fabien Collet, Vincenzo Mutu, Daphne Chylinski, Heidi Elle Jacobs, Puneet Talwar, Siya Sharif y Jill Vandewalle, 12 de septiembre de 2023. Perspectiva de la JCI.
doi: 10.1172/jci.insight.172008

“La luz regula la conectividad tálamo-cortical dependiente de la tarea durante una tarea de atención auditiva” por Elenia Paparella, Eli Campbell, Roya Sharifpour, Elise Beckers, Alexandre Berger, José Fermin Balda Aizpurua, Ekaterina Koshmanova, Nasreen Mortazavi, Puneet Talwar, Christian Degelder y Laurent Lamalle, Sia Sharif, Christophe Philips, Pierre Maquet y Gilles Vandewalle, 16 de septiembre de 2023, Biología de la comunicación.
doi: 10.1038/s42003-023-05337-5