Estos peces podrían aportar pistas sobre los orígenes del sueño

Ha hecho falta una década de trabajo —y probablemente varias noches sin dormir—, pero por primera vez, un equipo de investigadores ha identificado patrones de sueño en los cerebros de los diminutos peces cebra, patrones muy similares a la actividad cerebral durante el sueño humano.

Según el estudio publicado en la revista Nature, las pruebas de la existencia de patrones de sueño similares en peces y mamíferos podrían aportar pistas sobre la evolución del sueño en nuestros ancestros comunes, que a su vez podrían ayudarnos a comprender mejor la función biológica de dormir.

«El sueño es un gran misterio en la neurociencia», afirma William Joiner, biólogo de la Universidad de California, San Diego, que estudia el sueño en moscas de la fruta, pero que no participó en esta investigación. Muchos trabajos se han preguntado por qué lo hacemos y «nadie ha acordado una buena respuesta».

Para el nuevo estudio, el equipo empleó técnicas de imagen avanzadas para observar cómo se quedaban dormidos los peces cebra y descubrieron que los pececillos experimentan ciclos de etapas de sueño similares a los de los humanos: sueño REM (siglas de rapid eye movement o «movimientos oculares rápidos») y no REM. Este patrón se había observado antes en un conjunto de mamíferos, aves y lagartos, pero es la primera vez que se documenta en peces.

Basándose en la información que tenemos sobre las relaciones evolutivas entre peces y mamíferos, el equipo sugiere que las fases de sueño similares a la REM se desarrollaron hace más 450 millones de años, lo que convierte este tipo de sueño en un fenómeno biológico profundamente arraigado.

«Compartimos una piedra angular, pero compartimos mucho más que eso», afirma Philippe Mourrain, coautor del estudio y neurocientífico de la Universidad de Stanford. «Facilita la comprensión del sueño y de los efectos que tiene en nosotros».

Otros expertos sostienen que los métodos que emplearon los autores establecen un nuevo estándar en el estudio del sueño y, para Joiner, el estudio representa una «gran hazaña tecnológica». Pero no todos están convencidos de que revele tanta información sobre la evolución del sueño.

«Tengo mis dudas sobre que se pueda dibujar una línea recta entre los peces y los ratones, las aves, los reptiles y los humanos», afirma Paul Franken, neurocientífico de la Universidad de Lausana, en Suiza, que estudia el sueño en ratones.

Durmiendo con peces

Los científicos ya sabían que los peces cebra dormían solo con observar su comportamiento. Pero la regla de oro para estudiar el sueño, según Franken, es utilizar la fisiología.

Louis C. Leung, autor principal y neurocientífico de la Universidad de Stanford, construyó el microscopio responsable de las complejas imágenes del estudio. La mayor parte de la actividad corporal es gestionada por una compleja red de células nerviosas o neuronas. Cuando las neuronas se activan, los niveles de calcio aumentan en su interior, así que los investigadores modificaron genéticamente a los peces cebra para que incluyeran una proteína que brillaría con un color verde fluorescente al detectar calcio, lo que indicaría que una zona del cuerpo está activa.

A continuación, empezó el verdadero trabajo. El equipo se centró en peces cebra de solo dos semanas, porque a esa edad los peces son transparentes. Leung explica que esto les permitió observar el cerebro y otras actividades en el interior del cuerpo sin tener que cortar al animal ni implantarle electrodos.

Inmovilizaron a los pececillos colocándolos en una sustancia gelatinosa bajo el microscopio y empezaron a analizar los componentes fisiológicos fundamentales: actividad cerebral, pulso, actividad muscular y movimiento ocular.

Casi de inmediato, empezaron a destacar los patrones de las neuronas activas y no activas, revelando la «huella» de actividad similar a los ciclos de sueño REM y no REM.

«Me quedé atónito», afirma Leung.

Para confirmar que los patrones de actividad eran sueño real, los investigadores impidieron que los pececillos se echaran siestas y crearon unos peces muy somnolientos. Cuando analizaron a los peces faltos de sueño, descubrieron los mismos patrones neuronales, pero en mayor cantidad. Además, cuando los peces se encontraban en una fase no REM, el pulso se reducía a la mitad y los músculos se relajaban.

Leung cuenta que, al comparar las fases del sueño, el cerebro despierto de los peces cebra era muy bullicioso y las neuronas parpadeaban de forma caótica.

Un ancestro común

Para muchos organismos, los factores medioambientales como la temperatura influyen en la duración y la intensidad del sueño; los humanos duermen más tiempo en temperaturas más frescas, por ejemplo. Los mamíferos tienen que termorregularse —ajustar sus propias temperaturas corporales para entrar en calor o refrescarse— y, durante años, la termorregulación ha estado vinculada al sueño. Pero como la fase de sueño de los peces cebra es similar a la nuestra, el equipo sostiene que este tipo de sueño existía antes de la aparición de la termorregulación.

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Sin embargo, según Jerry Siegel, científico del sueño en la Universidad de California en Los Ángeles, cuesta vincular los resultados del estudio a los mamíferos, porque hay mucho tiempo evolutivo entre ellos y los peces. Reconoce que el sueño es prácticamente ubicuo entre los animales, pero varía mucho en los mamíferos.

«No puedes decir que el sueño es sueño», afirma. Entre los mamíferos, la cantidad de sueño necesaria oscila de tres a 20 horas diarias. Y no siempre existe sueño REM, como es el caso de muchos cetáceos. O podría constituir una gran parte del sueño, durando hasta ocho horas en mamíferos como el ornitorrinco.

Además, según Siegel, las señales del sueño se detectaron en peces muy jóvenes y los resultados no se aplicarían necesariamente a los adultos. En el reino animal, el sueño de las crías es diferente del de sus padres.

¿El futuro del sueño?

Otros expertos se muestran más optimistas, sobre todo respecto a las técnicas empleadas en el estudio. Las señales neuronales «no tenían por qué estar presentes en peces, pero las encontraron», afirma Paul Shaw, científico del sueño de la Universidad de Washington en San Luis que no formó parte del estudio. «No creo que resulte sorprendente. ¡Es fantástico!».

Shaw y otros alaban específicamente las detalladas técnicas de imagen empleadas para observar cómo ocurría el sueño a esa escala.

«Ver es creer, y eso es lo que me encanta de esta tecnología», afirma Shaw. «No tienes que deducir el sueño [en este estudio]».

Este avance podría ser muy valioso para los profesionales de la salud que quieren diseñar nuevos medicamentos para combatir la creciente epidemia de privación del sueño en muchos países. Los medicamentos que fomenten un sueño de más calidad podrían ofrecer un alivio a las personas que tienen dificultades para dormir. Según Leung, con la aplicación de estas técnicas en el futuro, quizá podamos analizar mejor la medicación para comprobar si activa las células adecuadas, de forma que los pacientes se despierten sintiéndose descansados.

«Poder ver las neuronas individuales de un animal vivo y observar cómo responde a medicamentos diferentes resulta increíble», afirma Franken. «Es un gran avance».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.