¿Por qué dormimos?

Han surgido una serie de propuestas y perspectivas que, tomadas en conjunto, muestran una imagen convincente y convergente de por qué el sueño evolucionó y por qué ahora es necesario.

Por qué el sueño evolucionó

1. La diferenciación más temprana en el comportamiento día vs. noche en los animales probablemente se debió a las diferencias en la temperatura y la luz disponible para la visión. El día y la noche se diferencian aún más por el “comportamiento” total del ecosistema (otros animales también tienen ciclos diurnos / nocturnos). Como resultado, las estrategias óptimas de supervivencia diurna y nocturna son diferentes , y los animales se habrían adaptado para sincronizar su estrategia de supervivencia con el ciclo de 24 horas.
2. La evidencia está acumulando que los sistemas nerviosos complejos, y especialmente el cerebro, realizan y se benefician de las actividades de mantenimiento interno . Algunas de estas actividades de mantenimiento, como la “estabilización de red sináptica” ocurren a nivel celular. Otros, como la consolidación de la memoria o la transferencia de memoria propuesta entre las áreas del cerebro, se producen en todo el nivel del cerebro.
3. El mantenimiento interno del cerebro interrumpe la capacidad de respuesta óptima del comportamiento . Un animal no puede estar completamente atentos a los depredadores mientras su cerebro está haciendo el mantenimiento interno. Por ejemplo, la consolidación de la memoria requiere que la información no relacionada con el momento presente se mueva con precisión alrededor del cerebro bajo la administración de procesos organizados. Ciertamente, el estado atontado al despertar no es óptimo para defenderse de un atacante. Por esta razón, existe una presión evolutiva para que el animal posponga las actividades de mantenimiento interno mientras se relaciona con el entorno externo (encontrar alimentos, parejas, etc.) a fin de reducir el riesgo de daño.
4. Estas actividades de mantenimiento pospuestas tienen que suceder en algún momento . Para optimizar la supervivencia, el organismo programa un horario para ellos cuando sea más seguro, lo que incluye encontrar un lugar protegido e iniciar todas las actividades de mantenimiento en paralelo para sacarlos del camino. Esto lleva a la sincronización temporal de todas las actividades de mantenimiento pospuestas .

Colectivamente, estas cuatro presiones ambientales y biológicas conducen a una bifurcación de comportamiento interactivo externo y actividad de mantenimiento interno que se sincroniza con el ciclo día / noche de 24 horas. Además, fomentan que todas las actividades internas de mantenimiento pospuestas se sincronicen y realicen en paralelo , en otras palabras, duerma .

Dado los diferentes ecosistemas de día vs. noche, es natural que los animales que tienen un borde de supervivencia durante una fase del ciclo de 24 horas usen la otra fase para dormir. Los animales ” diurnos ” están especializados para interactuar con el ambiente diurno, mientras que los animales ” nocturnos ” (gatos, canguros, búhos) están especializados para dormir y dormir durante el día. Sin embargo, también existen otros patrones, como los animales ” crepusculares ” que están activos en el límite día / noche (amanecer, atardecer).

Por qué ahora se necesita dormir

Dado que se ha formado un período regular de sueño, la pregunta es: ¿qué sucede durante el sueño que es tan importante?

Parece que no hay una sola actividad de sueño que sea la razón del sueño. Debido a que la división de sueño / vigilia del ciclo de actividad de 24 horas ha existido en los animales durante mucho tiempo, todos los animales conocidos tienen un período de inactividad, el período de sueño ha tenido cientos de millones de años para adquirir múltiples usos .

A nivel celular , se han sugerido eliminar radicales tóxicos y fortalecer o reconstruir tejidos.

En el cerebro , se han identificado o propuesto varios usos para el sueño [1], que incluyen:

1. Restaurando neuronas bioquímicamente
2. Recalcular las fortalezas de conexión de las sinapsis en las redes neuronales del cerebro para facilitar el aprendizaje al día siguiente. Esto podría incluir la actividad de cableado (sinapsis crecientes).
3. Consolidando (reorganizando y reestructurando) recuerdos. [3]
4. Transferencia de recuerdos del área cerebral de rápido aprendizaje especializada en memoria (el hipocampo) a la zona de mayor capacidad cognitiva más poderosa (la corteza cerebral) [4]

“A nivel de todo el comportamiento animal, las funciones del sueño parecen claras: se ahorra energía, se restaura el rendimiento y (en los humanos) el afecto se vuelve más positivo. Tales hallazgos han llevado al reconocimiento universal de que el sueño restaura la función cerebral”. [1]

Dormir como un fenómeno diverso y descentralizado

Una amplia variedad de patrones de sueño se puede encontrar en todas las especies de animales . Algunos animales (insectos, peces) están en reposo pero no completamente “dormidos” (inactivos). En los cetáceos (ballenas y delfines), la mitad del cerebro se duerme a la vez durante 1-2 horas en un horario irregular durante el día y la noche. Osos, murciélagos y algunos roedores hibernan, que es un período de sueño prolongado que dura semanas o meses en el invierno. Siegel (2008) revisa el fenómeno del sueño entre las especies animales. [2]

Krueger et al (2008) revisa las funciones y mecanismos del sueño en el cerebro y propone que el sueño no es un proceso centralizado del cerebro, como normalmente se piensa, sino que es un proceso intrínseco descentralizado de tejido neural . Proponen que el tejido neural inicia el inicio del sueño de forma descentralizada, que se propaga hasta que se apodera de todo el cerebro, en algo así como un movimiento social de masas. También se discute la presión evolutiva para dividir la actividad en divisiones día / noche. [1]

Esta tabla muestra la evolución del sueño en relación con el medio ambiente, el metabolismo y el desarrollo de sistemas nerviosos complejos. “Ciclos de RA” = ciclos de actividad de descanso. El sueño aparece en los dos marcos inferiores.
(de Krueger y otros (2008) [1]).

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[1] James M Krueger, et al (2008). El sueño es una propiedad fundamental de las asambleas neuronales. Nature Reviews Neuroscience . (http://scholar.google.com/schola…)

[2] Jerome M Siegel (2008). ¿Todos los animales duermen ?, Tendencias en Neurociencias . (http://scholar.google.com/schola…)

[3] Pierre Maquet y otros (2001). El papel del sueño en el aprendizaje y la memoria. Ciencia . (http://scholar.google.com/schola…)

[4] Daoyun Ji y Matthew A Wilson (2007). Reproducción de memoria coordinada en la corteza visual y el hipocampo durante el sueño. Nature Neuroscience . (http://scholar.google.com/schola…)