Ritmos circadianos y ciclo sueño-vigilia

por Dr. Ennio Vivaldi

- Casi cualquier variable fisiológica que se monitoree por un período prolongado evidencia fluctuaciones con una periodicidad de 24 horas. Muchas veces estos ciclos tienen un obvio carácter adaptativo para nuestro medio ambiente que cambia drásticamente y predeciblemente a lo largo de las 24 horas en múltiples variables de relevancia biológica, como luz, temperatura, humedad, etc. Como todas las variables siguen un curso temporal propio pero que se repite día a día, existe un "orden temporal interno" con una relación de fase determinada entre las diversas variables, por ejemplo, la transición de sueño a vigilia ocurre cuando la temperatura corporal y el cortisol están aumentando.

- Los ritmos de 24 horas no constituyen seguimientos pasivos de claves ambientales sino que son producto de una capacidad intrínseca de los organismos de generar estas oscilaciones. En los mamíferos un oscilador bien caracterizado está ubicado en el núcleo supraquiasmático del hipotálamo. En sus células secuencias de genes específicos se activan y desactivan secuencialmente por retroacción negativa de las proteínas que codifican generando un ciclo de aproximadamente un día. Cuando un organismo es aislado de las claves ambientales comienza a seguir el ritmo propio de su reloj, cuyo período es "circadiano", es decir, es cercano pero no idéntico a un día, en el humano, algo más de 24 horas. Normalmente, los organismos siguen un ciclo de 24 horas porque su oscilador tiene la propiedad de ser comandado por claves ambientales (ver Figura). Una de las claves ambientales más importantes es el ciclo luz oscuridad y en los mamíferos hay una vía directa entre la retina y el núcleo supraquiasmático llamado haz retino-hipotalámico. Un animal en oscuridad constante puede responder a un pulso de luz adelantando, retrasando o dejando igual la fase de su oscilador, según cuál sea la fase en que el oscilador está al recibir el pulso de luz. Esta propiedad descrita por la "curva fase-respuesta" explica la capacidad de "poner el reloj a la hora".

- Los estados del dormir representan configuraciones de las distintas variables fisiológica que comprometen al conjunto del cerebro y al conjunto de la fisiología del organismo. Hay tres estados conductuales: vigilia (VIG), sueño quieto o NOREM y sueño activo o REM. El electroencefalograma es de baja amplitud y alta frecuencia (desincronizado) en la VIG, y es muy semejante en el REM. En el NOREM hay dos tipos de actividades electroencefalográficas principales: los husos de sueño (trenes de ondas de 12-14 Hz) y las ondas delta (ondas de gran voltaje y frecuencia inferior a 4 Hz). Según estos dos tipos de actividad el NOREM se subdivide en cuatro etapas de progresiva profundidad: etapa 1 o transición de VIG hacia NOREM; etapa 2 con husos y sin ondas delta; etapa 3 con moderada cantidad de ondas delta y etapa 4 con abundantes ondas deltas. Los movimientos oculares son lentos o están ausentes en el NOREM y ocurren característicamente en salvas muy rápidas en el REM. La actividad cardíaca y respiratoria es lenta y regular en el NOREM y tiende a ser irregular en el REM. El tono muscular está relajado en el NOREM pero está activamente abolido en el REM. La actividad mental también presenta cambios notables: es en el REM donde tenemos actividad onírica lúcida y vívida. Existe una necesidad de ambos tipos de sueño, y las privaciones selectivas provocan recuperaciones selectivas. La función restauradora del dormir probablemente se vincula a las etapas 3 y 4 del NOREM.

- El concepto de arquitectura de una noche de sueño se refiere a la distribución de los estados y etapas a lo largo de la noche. En el adulto la transición de VIG a sueño siempre es a NOREM y pasando progresivamente por sus etapas 1 a 4. Hay una periodicidad ultradiana de alrededor de 90 minutos de alternancia entre NOREM y REM. Esto significa que hay unos cinco ciclos de NOREM/REM a lo largo de la noche. En los primeros ciclos la parte correspondiente a REM es de sólo cinco a diez minutos. En los últimos ciclos de la noche el REM ocupa una parte considerablemente mayor del ciclo alcanzado 20 o más minutos. El REM de los primeros ciclos de la noche se caracteriza por una gran cantidad etapas 3 y 4 (sueño de ondas delta). Los últimos ciclos de la noche tienen solamente etapa 2 durante el NOREM.

- El recién nacido pasa alrededor de dos tercios del día en sueño, la mitad de lo cual corresponde a REM. El EEG de sueño del recién nacido es diferente al del adulto. En los primeros meses aparecen los husos y después las ondas delta, estructurándose los estados y etapas. El preescolar tiene mayor cantidad de etapas 3 y 4 que el adulto. El adulto mayor tiene menor cantidad de etapas 3 y 4 y mayor fraccionamiento del sueño que el adulto joven.

- La etiopatogenia de muchos de los trastornos del ciclo sueño vigilia se entiende fácilmente a partir de la fisiología. Las apneas del sueño son típicamente una etapa ulterior en los roncadores y representan la incapacidad de mantener abierto el lumen de la vía aérea superior cuando la relajación muscular se hace más intensa, como ocurre en las etapas 3 y 4 y en el REM. Los pacientes con apneas de sueño presentan somnolencia diurna excesiva porque están sometidos a una privación crónica de sueño de ondas delta y de REM. El sonambulismo y algunos otros parasomnios ocurren durante la etapa 4 por lo son más frecuentes en preescolares y escolares, donde las ondas delta son mayores y más abundantes. El uso crónico de benzodiacepinícos interfiere con las etapas 3 y 4 del NOREM, lo que explica que una fracción importante de insomnios se deba al uso indebido de fármacos irónicamente administrados para dormir.

- Los mecanismos fisiológicos del dormir han sido investigados con las técnicas clásicas de sección, ablación y estimulación. La comparación entre las secciones cerebro aislado y encéfalo aislado evidenció que en el tronco encefálico había estructuras claves para el control del ciclo sueño vigilia. La formación reticular se caracteriza por neuronas de gran tamaño y proyecciones extensas y muy divergentes, y constituye un sistema ascendente polisináptico paralelo a los sistemas específicos. La formación reticular mesencefálica es responsable del alerta. Los sistemas aferente específicos afectan la VIG indirectamente en la medida en que dan colaterales a la formación reticular. La formación reticular bulbar tiene estructuras hipnogénicas. La estimulación colinérgica de la formación reticular pontina induce REM.

- Las señales del electroencefalograma se deben a la ocurrencia sincrónica de potenciales sinápticos en las células corticales. El hecho de que sea de gran amplitud durante el NOREM se debe a que los potenciales postsinápticos excitatorios e inhibitorios están ocurriendo simultáneamente en muchas células. Esto a su vez se fundamenta en la puesta en marcha de circuitos sincronizadores tálamo-corticales que fundamentalmente involucran a los núcleos inespecíficos del tálamo.