Un estudio demuestra por primera vez por qué dormimos

Los científicos han integrado la física y la biología en un estudio que ofrece las primeras pruebas directas que dilucidan la finalidad del sueño. Comparando el cerebro con un ordenador biológico sin recursos durante la vigilia, han demostrado que el sueño actúa como un reinicio del “sistema operativo” del cerebro, restaurándolo a un estado óptimo para mejorar el pensamiento y el procesamiento.

Durante siglos, científicos e investigadores se han preguntado: ¿Por qué dormimos? ¿Para qué sirve satisfacer esta necesidad básica? Si se busca “por qué dormimos” en Google, se obtienen diversas explicaciones de distintas fuentes. Algunos afirman que el sueño elimina toxinas cerebrales, mientras que otros sostienen que ayuda a la reparación corporal, al rejuvenecimiento o que desempeña un papel crucial en la formación de recuerdos a largo plazo.

Una reciente investigación llevada a cabo por especialistas de la Universidad de Washington en San Luis ofrece la primera prueba concluyente que podría resolver la vieja cuestión.

Describiendo el cerebro como un ordenador biológico, Keith Hengen, autor correspondiente del estudio, explicó: “La memoria y la experiencia durante la vigilia cambian el código poco a poco, alejando lentamente el sistema general de un estado ideal. La función principal del sueño es restaurar un estado computacional óptimo”.

Una comparación digna de mención

Establecer paralelismos entre el cerebro y un ordenador sofisticado no es demasiado descabellado. Ambos utilizan señales eléctricas para la transmisión de información, comparando la memoria a largo plazo con un disco duro para el almacenamiento y la recuperación, y comparando las neuronas con los circuitos. El uso de un ordenador implica la ejecución en segundo plano de procesos que consumen muchos recursos, lo que provoca una ralentización gradual con el tiempo. En este estudio, los investigadores aplicaron la “hipótesis de la criticidad”, sugiriendo que el cerebro funciona de forma similar.

En el ámbito de la física, la criticidad se refiere a un sistema complejo que se encuentra en el delicado equilibrio entre el orden y el caos. Los físicos introdujeron este concepto a finales de la década de 1980, realizando experimentos en los que dejaban caer miles de granos de arena sobre una rejilla en forma de tablero de ajedrez. Al final, los montones de arena llegaban a un punto en el que se producían avalanchas abruptas e impredecibles que caían en cascada de un cuadrado a otros.

Al describir el fenómeno, Ralf Wessel, uno de los coautores del estudio, afirmó: “Todo el sistema se organiza en algo extremadamente complejo”.

Aplicando la hipótesis de la criticidad al cerebro, los investigadores establecen un paralelismo entre cada neurona y los granos de arena individuales que se adhieren a unas reglas básicas. Las avalanchas neuronales, parecidas a las que crean los físicos con la arena, significan un sistema en su estado más complejo. Cuando las neuronas alcanzan el equilibrio óptimo entre orden y caos, lo que se conoce como criticidad, el procesamiento de información del cerebro se maximiza.

Conclusiones de investigaciones anteriores y del estudio actual sobre el sueño

En 2019, Hengen y Wessel exploraron la teoría de la criticidad, demostrando que el cerebro mantiene activamente este estado. En el estudio actual, junto con otros investigadores, se propusieron comprender el papel del sueño en el marco de la criticidad. Se midieron las respuestas electrofisiológicas de neuronas individuales en las cortezas visuales de ratas jóvenes en su ciclo natural de sueño y vigilia.

Hengen explicó: “En la criticidad pueden producirse avalanchas de todos los tamaños y duraciones. Lejos de la criticidad, el sistema se inclina hacia avalanchas pequeñas o grandes”.

Los investigadores observaron avalanchas variadas en ratas tras el sueño reparador, mientras que durante la vigilia, las cascadas se desplazaban hacia tamaños más pequeños. Predecir el sueño o la vigilia se hizo posible mediante el seguimiento de la distribución de las avalanchas neuronales, con tamaños de cascada reducidos que indicaban un sueño inminente.

Hengen concluyó: “Los resultados sugieren que cada momento de vigilia aleja a los circuitos cerebrales relevantes de la criticidad, y el sueño ayuda al cerebro a reiniciarse”. En general, los investigadores proponen un modelo en el que el sueño funciona para restaurar la criticidad, contrarrestando su declive gradual durante la vigilia. Sus conclusiones concuerdan con la hipótesis de que la principal función regenerativa del sueño es preservar la criticidad.

Read the original article on: New Atlas

Read more: Love Languages May Allow You to Understand Your Partner– Yet it’s Not Exactly Science