La privación del sueño hace que se detenga la producción de proteínas cerebrales esenciales
A la mayoría de nosotros nos vendría bien dormir más. Sentimos esto en nuestros antojos de más café y en nuestro declive cognitivo a medida que pasa un día ajetreado. El sueño está estrechamente relacionado con nuestra mente, se agudiza cuando tenemos suficiente y se adormece cuando tenemos muy poco.
Las razones de estos efectos son familiares para los neurocientíficos: señales externas de luz y oscuridad que ayudan a establecer nuestros ritmos diarios o circadianos, genes de «reloj» que actúan como temporizadores internos y señales entre sí a través de conexiones llamadas sinapsis de neuronas. Pero cómo interactúan estos factores para refrescar el cerebro una vez que dormimos sigue siendo un misterio.
Los hallazgos se publicaron en dos artículos el 10 de octubre. Ciencias Ponga la sinapsis en el centro del escenario. Los investigadores demostraron que estos nodos de comunicación neuronal son donde convergen la preparación interna para dormir y la influencia de nuestro comportamiento relacionado con el sueño. Los cronometradores celulares preparan rítmicamente áreas alrededor de las sinapsis con la esperanza de construir proteínas sinápticas durante el sueño. Pero los nuevos hallazgos muestran que, en ausencia de sueño, las neuronas acortan los ciclos regulares de encendido y apagado que construyen estas proteínas clave. *
Los resultados sugieren que el cerebro «se está preparando para algo, pero eso no significa que realmente vayas a seguir adelante», dijo Robert Green, neurocientífico del Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas que no participó en el estudio. Green calificó los estudios de «fascinantes» y dijo que confirmaron un vínculo «sospechado durante mucho tiempo» entre el tiempo interno y el comportamiento del sueño.
Cuando nos entra el sueño, entran en juego dos factores: la «presión del sueño» o el creciente atractivo de una almohada que nos hace señas a medida que nos entra el sueño, nuestros relojes internos señalan los ojos cerrados habituales. Ha llegado el momento. En uno de dos estudios, Sara B. Noya del Instituto de Farmacología y Toxicología de la Universidad de Zúrich y sus colegas demostraron que en ratones, un reloj interno regula la producción rítmica de instrucciones, o transcripciones, para producir proteínas. Descubrieron que sucumbir al estrés del sueño y irse a dormir desencadenaba los pasos finales en la producción de proteínas.
El equipo de Noya encontró que durante las dos horas pico del día de 24 horas, justo antes de despertarse y dormir, las neuronas en una región del cerebro asociada con la cognición pueblan la estación de señalización de una célula de tiempo con estas transcripciones. Las transcripciones de «hora de dormir» tienden a usarse para regular las proteínas que construyen otras proteínas, mientras que las instrucciones de «hora de despertar» se usan para las proteínas involucradas en la función sináptica. Estas moléculas ocultas preparan el escenario para la rápida actualización de las sinapsis durante el sueño. Los ratones que carecían de genes de reloj importantes no mostraron estos picos.
A través de ciclos regulares de sueño y vigilia, las proteínas creadas con estas instrucciones también mostraron una producción máxima al amanecer y al anochecer. Sin embargo, en ratones privados de sueño, Noya y sus colegas demostraron que las células todavía producían muchas transcripciones pero no creaban las proteínas asociadas. Este resultado implica que el sueño regula los pasos finales de construcción de proteínas para asegurar fuertes sinapsis.
Sin embargo, no todas las proteínas producidas por las células tienen que ser utilizadas. En un artículo complementario, Franziska Brüning y sus colegas de la Universidad Ludwig-Maximilians de Munich y el Instituto Max Planck de Bioquímica en Martinsried, Alemania, exploraron esos usos rítmicos. La unión o eliminación de moléculas de fosfato actúa como un interruptor que enciende o apaga la proteína, por lo que los investigadores observaron más de cerca este proceso. Descubrieron que los niveles de la proteína marcada con fosfato también alcanzaron su punto máximo dos veces, con un pico más grande antes de despertarse. Al igual que la proteína en el otro estudio, la privación del sueño aplanó estos picos.
Los investigadores tomaron las medidas cada cuatro horas, un avance sobre estudios anteriores que generalmente analizaban un punto de tiempo durante un período de 24 horas, dijo Chiara Cirelli, neurocientífica de la Universidad de Wisconsin-Madison, coautora de una revisión para dos. artículos. «Es un análisis muy completo de todo el ciclo de luz y oscuridad», dijo.
Cirelli enfatizó la importancia de aislar las regiones sinápticas donde se acumulan y surgen estas moléculas. Los investigadores determinaron cuándo estaban listas las transcripciones y cuándo se fabricaron o usaron las proteínas marcadas con fosfato, dijo.
María Robles, neurocientífica de la Ludwig-Maximilians-Universität de Múnich y coautora de ambos artículos, dijo que el descubrimiento de las diferentes etapas de la producción y actividad de las proteínas fue revelador y reveló que el cerebro tiene «una forma maravillosa de controlar estas moléculas». .
Aunque los estudios se realizaron en ratones, los cerebros de estos animales han demostrado ser sustitutos bastante confiables del cerebro humano, dijo Akhilesh B. Reddy, neurocientífico de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania, que no participó en el estudio. eso. laboral. Los hallazgos tienen implicaciones importantes sobre cómo consolidamos los recuerdos durante el sueño, así como otras vías prometedoras de investigación, enfocándose directamente en los eventos en las sinapsis, dijo. Sin embargo, esto no significa que en un futuro cercano surjan intervenciones para mejorar la memoria y la cognición basadas en estos hallazgos, dijo Robles. «Esto es solo la punta del iceberg», agregó.
*Nota del editor (16 de octubre de 2023): esta oración se editó desde su publicación para aclarar mejor cómo la privación del sueño afecta a las neuronas.
