Complejos patrones neuronales descubiertos en el sueño de los peces arrojan luz sobre los orígenes del sueño
Un intrigante nuevo estudio está ofreciendo información sobre los orígenes del sueño, descubriendo por primera vez que el cerebro del pez cebra cambia a través de varios estados mientras duerme. Los investigadores sugieren que estos estados podrían ser análogos a los estados de onda lenta y REM humanos, lo que hace del pez cebra un potencial candidato para su uso en la investigación del sueño humano.
Se sabe que casi todos los animales en el planeta con cerebro entran en una especie de estado de sueño. En los humanos, por supuesto, el sueño consiste en varias fases complejas diferentes, caracterizadas por cambios en las firmas neuronales. Sabemos que los mamíferos, las aves y las lagartijas muestran un grado similar de complejidad en estas fases de sueño cambiante, pero hasta ahora no se ha sabido exactamente qué está sucediendo en el cerebro de un pez cuando pasa a una fase de sueño.
Para intentar resolver este misterio, un equipo de científicos de la Universidad de Stanford diseñó un pez cebra para que las neuronas individuales destellen cuando se activen. Luego, construyeron un novedoso microscopio que podía examinar todo el cuerpo del pez con una resolución de una célula. El pez se inmovilizó en una solución y luego se vigiló de cerca a medida que ingresaba a lo que se sabía que era su único estado de sueño.
A medida que el pez pasaba por su período de sueño se ubicaron rápidamente por los investigadores dos nuevos patrones de actividad cerebral. Un patrón es llamado por los investigadores "sueño de explosión lenta", y sugieren que este patrón es análogo al sueño de onda lenta en los seres humanos. El otro patrón está etiquetado como "sueño de onda de propagación", y se sugiere que se asemeja al sueño REM en humanos.
Por supuesto, en esta conocida fase del sueño los peces no exhiben el mismo rápido movimiento ocular que los humanos, pero otras firmas musculares y corporales que se observan en el pez cebra durante esta fase son similares a las de una fase REM humana.
Si bien este fascinante descubrimiento puede no probar completamente que el pez cebra entre en las fases del sueño que son exactamente como las de los humanos, ofrece cierta evidencia de que los comportamientos del sueño en los peces son mucho más complejos de lo que muchos creen.
El estudio ofrece una clara evidencia de que cuando un pez cebra entra en un estado de sueño, no se limita a pasar a un período de latencia unidimensional, sino que se mueve a través de una serie de complejos patrones neuronales que se asemejan a la sofisticación del sueño en los mamíferos.
Desde una perspectiva evolutiva, los investigadores dicen que esto apunta a que los patrones cerebrales complejos en el sueño aparecen hace al menos 450 millones de años. El hecho de que estas firmas neuronales puedan considerarse análogas a las de los humanos ofrece una hipotética línea evolutiva que hace del sueño complejo una proposición mucho más antigua nunca antes considerada.
"Esto hace retroceder algunos años la evolución de las firmas neuronales del sueño", dice el autor principal del nuevo estudio, Louis Leung.
Además de ser un descubrimiento meramente académico, los investigadores sugieren que puede haber aplicaciones prácticas de este estudio, ya que el pez cebra podría usarse potencialmente en la investigación como un eficaz modelo animal para los trastornos del sueño. El pez cebra es potencialmente más fácil y más barato de utilizar que los ratones, y ofrece una comparación más relevante con los patrones del sueño humano.
"Debido a que las firmas neuronales de los peces son en esencia iguales a las nuestras, podemos usar información sobre ellos para generar nuevas pistas para los ensayos de medicamentos", dice Leung. "Como los peces cebra son diurnos como los humanos, quizás sea más biológicamente preciso comparar en algunos aspectos el sueño de los peces con el de los humanos".
El nuevo estudio fue publicado en la revista Nature: Neural signatures of sleep in zebrafish
