Download Diapositiva 1 - Departamento de Matemática Aplicada y Estadística

¿Por qué soñamos?
Bartolo Luque
Dpto. Matemática Aplicada
ETSI Aeronáuticos, UPM
¿Por qué dormimos?
¿Cuándo y cómo dormimos?
Cronobiología
Ritmos ultradianos
Ej.: ¡Hambre!
Ritmos que ocurren
más de una vez por día
(secreción de
hormonas, orina,...)
Los periodos pueden
ser de minutos a horas.
Ritmos infradianos:
Ej.: el ciclo menstrual
Gobernado por
hormonas (28 días).
McClintock (1971):
Los ciclos de varias
mujeres pueden
sincronizarse a
través de las
feromonas femeninas
o masculinas.
Ritmos circanuales:
Ej.: Hibernación
Ritmos de alrededor o más de
un año.
Desorden afectivo estacional
(Seasonal Affective DisorderSAD):
Depresiones severas
durante los meses de
invierno. Variación
estacional de la
producción de melatonina.
Común en latitudes muy al norte, donde los días se
hacen muy cortos. Fototerapia.
Ritmos circadianos
Ej.: temperatura del cuerpo
Los ritmos circadianos son ciclos de alrededor
de un día.
Ritmo de Vigilia-Sueño
"El cerebro humano tiene el tamaño de un coco, la
forma de una nuez, el color del hígado sin cocer y la
consistencia de la mantequilla fría".
El nuevo mapa del cerebro, Rita Carter.
RM animada de una sucesión de cortes sagitales del
cerebro humano.
El núcleo supraquiasmático (SCN), una pequeña área en la base del
cerebro, es la responsable de los ritmos circadianos, hace de reloj
biológico. Las células del SCN generan ritmos de actividad de
aproximadamente 24 horas, incluso si son separadas del cuerpo. El
ciclo de sueño-vigilia está gobernado por el SCN, regulado en parte por
la hormona melatonina secretada por la glándula pineal.
Dormir está sincronizado con
eventos externos como el ciclo
día-noche. Pero estímulos como
la luz, la comida o el trabajo nos
inducen a despertarnos o dormir
a "destiempo".
En ausencia de estímulos
externos, los humanos tienden a
periodos de ~25 horas que
varían con la edad.
«Reseteo» del reloj biológico: cuando viajamos hacia el
este sufrimos más el jet lag que cuando viajamos hacia
el oeste.
"I don't like Mondays"
Horarios de trabajo
en rotación.
Como en el caso del jet lag, la dirección del cambio de turno en
el trabajo es crítica. Desplazar el horario de trabajo hacia
adelante (en sentido horario) es más sencillo que hacia atrás.
¿Cuánto dormimos?
Algunos individuos
necesitan más y otros
menos que las típicas
8 horas por noche.
• Nosomníacos - duermen
menos, pero no se sienten
cansados por ello durante
el día.
• Insomníacos - tienen el
deseo normal de dormir,
pero son incapaces y se
sienten cansados durante
el día.
El gran problema del sueño con los bebés...
Los recién nacidos alternan vigilias y siestas a lo largo de todo el día. A los
pocos meses consolidan un largo periodo de sueño, aunque continúan con
una siestecita o dos. Y a medida que la gente se hace mayor, la cantidad de
sueño va decreciendo.
¿Es usted un madrugador o un trasnochador?
Parece que los humanos caen en un "continuo". Hay
madrugadores, trasnochadores y gente sin preferencias.
Y van cambiando con la edad:
Muchos adultos son trasnochadores o neutrales.
La mayor parte de gente mayor de 65 años es madrugadora.
Diferencias semejantes se han detectado en ratas de
laboratorio (Winocur & Hasher, 1999.)
Noctámbulos
Madrugadores
Edad en años
Patrones durante el sueño
Cuando dormimos no permanecemos tan pasivos
como la mayor parte de la gente piensa...
Las neuronas no descansan.
¿Cómo lo han descubierto los científicos?
Electroencefalograma (EEG)
Los electrodos colocados
sobre el cuello cabelludo
proporcionan una burda
lectura de la actividad
eléctrica del cerebro.
Es burda porque
representa la suma de los
potenciales sinápticos
de un enorme número de
neuronas. No se miden
corrientes, sino
diferencias de voltaje
entre distintas partes del
cerebro.
Electroencefalograma (EEG)
Los EEG son un
índice basto de los
estados
psicológicos. Pero
tienen ventajas
sobre otros
métodos: no son
invasivos y tienen
una gran resolución
temporal.
Pero también tiene otros problemas: no correlación espacial, condiciones
artificiales de laboratorio...
Medidas de EEG en el laboratorio
Medidas de la
actividad eléctrica del
cerebro.
Medidas del
movimiento ocular
a través de
un electrodo cercano
al ojo.
Medidas de la
actividad eléctrica de
los músculos.
Hans Berger demostró en 1929 que la actividad eléctrica
de los cerebros despiertos y dormidos no es la misma.
EEG (1924)
Señal temporal de referencia
Amplitud
y
Frecuencia
EEG Despierto: baja amplitud, alta frecuencia, ondas beta
irregulares.
EEG Dormido profundamente: gran amplitud, baja frecuencia,
ondas delta.
Dos estados asociados con la vigilia:
Despierto y atento: baja amplitud, alta frecuencia y ondas
beta irregulares.
Despierto pero no atento (amodorrado): alta
amplitud y ondas alfa regulares.
Después de muchos registros de personas
durmiendo, este es el perfil típico de una noche
de 8 horas en un adulto:
Cuando nos acostamos el cuerpo se relaja y la
actividad del cerebro disminuye. Empezamos a
adormecernos y perdemos la consciencia.
Estamos en la fase NREM 1.
Es fácil despertarnos (fase de sueño ligero).
Nuestros ojos se mueven lentamente y la actividad
muscular se ralentiza. Si se nos despierta
recordamos solo fragmentos de imágenes
(Arenofsky, 2004).
En la fase NREM 2 las ondas cerebrales se hacen
más lentas y aparecen unas ondas nuevas llamadas
complejos K. Finaliza el sueño ligero y se produce la
entrada real al sueño.
Representa el 50% del ciclo de sueño. En esta fase
la actividad ocular está ausente. La respiración y el
ritmo cardíaco se ralentizan y la temperatura
corporal baja. (Arenofsky, 2004)
NREM 3: Seguidamente empieza el "sueño profundo" (o
sueño lento). Baja la presión sanguínea y la temperatura
corporal. Se ralentiza el corazón. La actividad del cerebro
consiste principalmente en unas ondas lentas (las ondas Delta)
que lo "sincronizan".
Conforme pasamos por las fases NREM 2, NREM 3 y NREM 4
nos hacemos más insensibles al mundo exterior y disminuyen
nuestros procesos mentales. Cuesta despertarnos y cuando lo
hacemos nos sentimos groggy.
Al terminar el periodo NREM 4 nos movemos (por ejemplo
cambiando de lado) , el cerebro se empieza a activar, los
ojos de mueven de un lado a otro, la respiración se hace
irregular, y pueden producirse rápidas contracciones
(sobre todo de las manos y el rostro). Entramos en fase
REM.
En 1953 Eugene Aserinsky y
Nathaniel Kleitman
descubrieron el sueño REM
(Rapid Eye Movement). Hoy
en día se consideran los
fundadores de la investigación
fisiológica moderna del sueño.
El propio Kleitman como sujeto
de estudio del sueño.
Actividad beta 13-20hz.
Durante la fase REM
(también llamado
sueño activo), el
cerebro presenta una
actividad muy similar
a la de la vigilia, con
la gran diferencia de
que caemos en una
atonalidad o
relajación muscular
casi total.
Michel Jouvet llamó a la
fase REM sueño
paradójico. Hay una
contradicción entre el
incremento del
movimiento de los ojos,
el ritmo cardíaco, etc y el
cuerpo en un estado
cercano a la parálisis.
En la fase REM, en la
mujer se humedece la
vagina y aparece
erección clitoriana.
En el hombre se
produce erección,
tumescencia nocturna
del pene.
Diagnosticar si una
disfunción eréctil es de
origen orgánico o
psicológico.
William C. Dement demostró que en la fase REM
es en la que se producen los sueños.
Cuando se despierta una
persona que se encuentra
en estado REM, el 75% de
las ocasiones asegura estar
soñando (Dement and
Kleitman, 1957).
Durante el periodo NREM (sueño lento) se recuerdan un
30% aproximadamente de las veces alguna actividad,
pensamientos, etc., pero no sueños como tales: sólo se
dan en el 15% de las ocasiones recordados en forma vaga
y poco coherente. (Green, 1994)
Al finalizar la fase REM se recorre la fase NREM de nuevo pero en
sentido inverso. Y se repite el ciclo. Un ciclo completo dura
aproximadamente unos 90 minutos con un total de unos 4 o 5 ciclos
ultradianos durante una noche.
Al transcurrir la noche los sueños son más vívidos; la fase REM se hace
más larga (empieza con una duración de unos 10 minutos, acabando en
unos 30 minutos aproximadamente) y las fases NREM se hacen más
cortas.
En total estamos, aproximadamente un 20% de la noche (unos 100
minutos) en fase REM.
Los patrones humanos de sueño cambian con la edad.
El tiempo que dormimos se reduce
con la edad y se incrementan el
número de despertares.
La mayor reducción se produce en
las fases 3 y 4. A los 60 años se
pasa a la mitad que a los 20.
A los 90 las fases 3 y 4 prácticamente
desaparecen.
Resumiendo: Existen dos tipos de sueño muy
distintos, que se van alternando durante la noche:
El sueño NREM [Slow-wave sleep (SWS)] y el
sueño REM. Es durante este último que se dan los
sueños. Pasamos unos 100 minutos por noche
soñando. A los 60 años hemos pasado 1/3 de
nuestra vida durmiendo y más de 4 años en el
increíble mundo de los sueños.
¿Sueñan los animales?
Evidentemente no podemos pedirle a un
gato que nos cuente sus sueños...
Pero cuando se hacen
medidas de los EEG en la
mayor parte de los
mamíferos, observamos los
mismos patrones que en los
humanos, incluida la fase
REM donde nosotros
soñamos...
¿Sueñan los animales?
Las neuronas del puente envían
mensajes inhibitorios al cordón
espinal durante el sueño REM.
Estas señales inhiben las
neuronas motoras de los grandes
músculos. Dañando el puente se
sigue observando la fase REM,
pero entonces no se produce la
inhibición de los músculos…
El gato empieza a dormir, pasa
por las 4 fases NREM y entra en
la fase REM, pero entonces no se
produce la inhibición de los
músculos.
Experimentos de Jouvet (1967)
¿Sueñan los animales?
El gato está dormido
pero levanta la cabeza
y empieza a explorar el
espacio. No es
consciente de lo que
realmente hay a su
alrededor, porque no
percibe un trozo de
carne o cualquier otro
objeto que pongamos a
su alrededor.
Y así vemos cómo "interpreta" su sueño: parece seguir con la
cabeza y con los ojos algún objeto imaginario que se
desplaza, intenta cazar, se enfurece, etc.
Los sueños parecen
haber sido inventados
por la evolución al
mismo tiempo que
la auto-regulación de
la temperatura
corporal, pues se
observan en las aves
y mamíferos pero no
en los anfibios y
reptiles.
Aunque no todos los
mamíferos sueñan...
Los mamíferos marinos no muestran
sueño REM, tal vez porque relajar los
músculos es incompatible con la
necesidad de respirar en la superficie.
En los delfines, p. ej., solo un
hemisferio cerebral entra en SWS por
vez, mientras el otro permanece
despierto. (Jouvet, 1999).
El sueño de las diferentes especies indica claves
sobre la evolución del sueño
• Casi todos los mamíferos
terrestres muestran sueño
REM y SWS, excepto el
equidna—un monotrema,
un mamífero ovíparo— que
no muestra sueño REM.
Monotremas, marsupiales y placentarios.
Muchos pájaros duermen con un ojo abierto. Si duermen cerca
unos de otros...
Los humanos, en cierto modo, también hacemos algo parecido:
dormimos peor si lo intentamos en un sitio desconocido o
posiblemente peligroso.
Privación del sueño.
Una manera de descubrir
cuán importante es dormir
para los humanos o lo
animales consiste
en privarlos del sueño y
ver qué sucede...
Podemos suponer que el
tipo de problemas que sufre
alguien privado del sueño son
justamente los que pretende
prevenir el dormir.
Los experimentos de privación del
sueño demuestran que produce
agresividad, irritabilidad,
desorientación y dificultad de
concentración...
Dement (1960): algunos sujetos fueron privados de sueño
REM durante un periodo de varios días y otros fueron privados
del sueño NREM.
El efecto de la privación de
sueño REM fue más
severo. Más incremento de
la agresividad, la
irratibilidad y dificultad de
concentración y episodios
de desorientación.
Entraron en fase REM 12
veces la primera noche y 26
en la séptima. Cuando se
les dejó dormir libremente
tuvieron mucho más sueño
REM del habitual (efecto
rebote REM).
Efecto rebote después de 11 días despierto.
La privación del sueño está
correlacionada con una
depresión del sistema inmune.
P. ej.: Sujetos que durmieron tan
solo 4 horas durante 4 noches
produjeron la mitad de
anticuerpos que en situación
normal frente a una infección
gripal. (Weintraub, 2004).
Beneficios para el sistema
cardiovascular: los hombres
que duermen 5 horas o menos
por noche tienen el doble de
posibilidades de un ataque al
corazón que los que duermen 8
horas.
Jouvet (1967) y más
experimentos con
gatos: técnica del
florero invertido en
agua...
Los gatos acababan
muriendo: la falta de
sueño REM acaba
siendo fatal.
¿Por qué?
Muy recientemente, en
1996, se descubrió una
enfermedad genética
extremadamente rara,
llamada insomnio
familiar fatal. La
enfermedad se inicia
repentinamente con un
insomnio progresivo, que
empeora hasta llegar a
una situación de pérdida
casi absoluta del sueño.
El enfermo muere en un
plazo medio de 15
meses...
Pero eso no nos dice verdaderamente por qué
soñamos... Podemos preguntarnos antes, por qué
tantos seres vivos duermen si en ese estado son
tremendamente vulnerables.
¿Por qué dormimos?
Aquí los científicos muestran
cierto consenso...
Teoría de la restauración
Función del
sueño: restaurar
tejidos y ahorrar
energía
(básicamente
motivos de
reparación
fisiológica y
bioquímica).
De modo que cuando un animal no duerme su
salud física o mental se deteriora.
Tres mecanismos básicos:

(i) La necesidad de reparar averías y eliminar sustancias
no deseables que se acumulan en el cuerpo durante la
actividad en vigilia.

(ii) Llevar adelante procesos esenciales de síntesis
bioquímica que son ineficientes o imposibles mientras
estamos despiertos.

(iii) Permitir recobrar componentes neurales o caminos
fatigados durante la actividad.
Teoría ecológica.
Todos los mamíferos duermen. Puesto que en ese
estado son tremendamente vulnerables (sobretodo
en fase REM), probablemente tiene una función
evolutiva importante:

Quizás dormimos porque nos fue útil en el pasado para
nuestra supervivencia... Webb (1982): dormir más nos
da más oportunidad de sobrevivir y por eso ha sido un
rasgo seleccionado (teoría de la hibernación).

Conservar energía cuando la búsqueda de comida ha
finalizado o se hace difícil (disminuye la temperatura...)

Evitar daños por predadores nocturnos o accidentes por
falta de luz.
Predice que las
especies dormirán
tiempos distintos en
función de sus
requerimientos de
comida y de sus
actividades
(predadores o
depredadores).
Pero, ¿por qué soñamos?
Tratar de descifrar lo que
pueden decirnos sobre nosotros
mismos o sobre nuestro futuro
ha sido una actividad popular
para quienes creen que los
sueños son una suerte de
ventana a nuestro pensamiento.
El psicoanálisis de Freud tuvo
el mérito de ser la primera
teoría que abordó el sueño.
Para Freud los sueños eran
expresiones no reprimidas o
deseos del inconsciente. Sin
embargo, el psicoanálisis no
cumple los requisitos de una
teoría científica y con el avance
de la neurociencia ha quedado
en franca decadencia.
El sonambulismo y los terrores nocturnos (que afecta en su
mayoría a niños pequeños) ocurre en estas últimas fases
NREM, que a diferencia de las pesadillas no se recuerdan
cuando nos despertamos.
Alucionaciones hipnogógicas: el cuerpo se paraliza y sólo
funcionan los músculos de los ojos, el cerebro y la respiración.
En este estado, se experimenta la
sensación de estar despierto y percibir
sensaciones como si fuesen reales,
cuando en realidad son producto de
nuestra imaginación. Por lo tanto, si
soñamos que nos hacemos daño con
algo, percibimos el dolor como si
fuese real. Muchas veces, al estar
paralizados y despertarnos, durante
unos instantes se tiene la sensación
de que alguien nos impedía movernos
o hablar, lo que se asocia a
fenómenos paranormales.
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La industria del sueño
Sueños proféticos...
Probablemente como reacción al psicoanálisis en los 80 se puso de moda una
hipótesis que dice que los sueños son consecuencia de la actividad aleatoria de
nuestro cerebro en la fase REM. La naturaleza bizarra de los sueños se debería
a que nuestro cerebro se esfuerza en encajar informaciones fortuitas en una
historia mínimamente coherente. Pero hoy la hipótesis no tiene mucho
predicamento.
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Probablemente como reacción al psicoanálisis en los 80 se puso de moda una
hipótesis que dice que los sueños son consecuencia de la actividad aleatoria
de nuestro cerebro en la fase REM (Hipótesis de la Activación-síntesis de
Hobson and McCarley, 1977)
La naturaleza bizarra de los sueños se debería a que nuestro cerebro se esfuerza
en encajar informaciones fortuitas en una historia mínimamente coherente. Pero
hoy la hipótesis no tiene mucho predicamento...
Los científicos, estadísticas en
mano, han descubierto la sopa
boba. A saber: que muchos de
nuestros sueños tienen que ver
con problemas de nuestra vida:
divorcios, la muerte de un ser
querido, un deseo sexual
insatisfecho...
Y lo que es más todavía: ¿cómo
explicar bajo esta teoría esto
que va a sonar?
Creatividad en los sueños
• Otto Loewi: soñó un experimento sobre la
transmisión nerviosa que probara que era
química y no eléctrica.
• Kekule y el benzeno.
• Beatles, ‘Yesterday’ un sueño de Paul
McCartney .
Soñamos para olvidar (Hipótesis del aprendizaje inverso
Crick and Mitchison (1983)
Se hace difícil pensar que esto sea resultado del azar...
Así que surgieron otras
propuestas, como que
frente a la sobrecarga de
información que recibe el
cerebro, el sueño permite
eliminar asociaciones
espurias y eliminar
información indeseada.
La memoria se crea en
las redes neuronales del
cerebro a través de
mecanismos de refuerzo
de conexiones. Dormir es
una manera de fijar las
conexiones, incentivando
unas y reduciendo otras.
Cuando reducimos la cantidad de horas de sueño
nuestro cerebro no tiene tiempo de limpiar la casa
propiamente.
En esa línea va la hipótesis de la consolidación de la memoria, que nos
dice que dormir y soñar nos permite fijar en la memoria lo que
aprendemos en la vigilia...
En un estudio canadiense
(Stickgold, 2004) se hacía
participar a un grupo de
personas en un juego de
lógica. Para "celebrarlo" la
mitad se iban a la cama
borrachos.
Aquellos que bebieron
perdieron un 40% más que los
sobrios cuando volvieron a
jugar el mismo juego al día
siguiente. Una explicación: el
alcohol suprime el sueño REM,
y una cierta cantidad de REM
es necesario para la memoria
retentiva.
Entrenamiento simulado
Teoría de la estrategia de supervivencia Winson (1997)
Los sueños son una forma de
"entrenamiento simulado" o
"sesiones prácticas" donde
desplegamos nuevas estrategias
de supervivencia frente a nuevos
datos o situaciones.
Eso explicaría por qué en los
sueños aparecen temas donde
uno mismo se enfrenta a sus
miedos, inseguridades, celos,
amores, etc.
Visualización deportiva: cuando
imaginamos algo visual y
manipulamos con la mente la
imagen, se activa la corteza visual.
Simplemente al imaginar las acciones
involucradas en una tarea motora
repetitiva, la actividad de la corteza
motora aumenta.
Apoyo a la tesis del papel evolutivo de los
sueños REM:
Los recién nacidos pasan alrededor de
ocho horas diarias durmiendo sueño REM
y este periodo va decreciendo a lo largo
de la vida.
Que el sueño REM proporciona el
mecanismo para representarse y lidiar a
través de los sueños con una gran
cantidad de estímulos reales
provenientes del ambiente parece
plausible.
El hecho de que los niños experimenten
este tipo de sueño desde recién nacidos
está relacionado con el desarrollo general
de habilidades mentales como la
percepción, el lenguaje y la memoria.
Estos siameses comparten el cuerpo, sin
embargo uno permanece despierto
mientras otro duerme. (Photo by Yale Joel,
Life Magazine. © Time, Inc.)
Una especulación interesante Jouvet (REM y genes).
Combinar esta hipótesis con la genética.
Según algunos científicos el sueño REM permitiría
combinar instrucciones genéticas con experiencia en
ese simulador que son los sueños.
Un componente hereditario sería activado a diario
para decidir qué nueva información debe ser
adquirida.
Eso podría ser una explicación para los
comportamientos innatos que observamos en
muchos animales, incluso en aquellos que han vivido
en cautividad...