Comienzo del sueño

Von Economo, en sus estudios, observó que las lesiones en la conexión entre el mesencéfalo y el diencéfalo causaban somnolencia prolongada y, por lo tanto, propuso la idea de un sistema de activación ascendente. Durante las últimas décadas se han descubierto importantes vías ascendentes con neuronas localizadas y sus respectivos neurotransmisores . Esta vía se divide en dos ramas: una que asciende al tálamo y activa las neuronas de relevo talámicas, y otra que activa neuronas en la parte lateral del hipotálamo y el prosencéfalo basal , y en toda la corteza cerebral . Esto se refiere al sistema reticular activador ascendente (cf. formación reticular ). El grupo celular involucrado en la primera vía es un grupo celular productor de acetilcolina llamado núcleo tegmental pedunculopontino y laterodorsal . Estas neuronas desempeñan un papel crucial en la transmisión de información entre el tálamo y la corteza cerebral. Estas neuronas tienen una alta activación durante la vigilia y durante el sueño REM y una baja activación durante el sueño NREM . La segunda rama se origina a partir de neuronas monoaminogénicas. Estas neuronas se localizan en el locus coeruleus , los núcleos del rafe dorsal y mediano , la sustancia gris periacueductal ventral y el núcleo tuberomamilar . Cada grupo produce un neurotransmisor diferente. Las neuronas del locus coeruleus producen noradrenalina , mientras que las neuronas de los núcleos del rafe dorsal y mediano , la sustancia gris periacueductal ventral y el núcleo tuberomamilar producen serotonina, dopamina e histamina, respectivamente. Luego, se proyectan a las neuronas peptídicas hipotalámicas, que contienen hormonas concentradas en melanina u orexina , y a las neuronas del prosencéfalo basal, que contienen GABA y acetilcolina . Estas neuronas se proyectan a la corteza cerebral . También se ha descubierto que las lesiones en esta parte del cerebro causan sueño prolongado o pueden producir coma. ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

Se esclarecieron algunos mecanismos del inicio del sueño gracias al descubrimiento de que las lesiones en el área preóptica y el hipotálamo anterior provocan insomnio , mientras que las del hipotálamo posterior provocan somnolencia. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Investigaciones posteriores han demostrado que la región hipotalámica denominada núcleo preóptico ventrolateral produce el neurotransmisor inhibidor GABA , que inhibe el sistema de activación durante el inicio del sueño. ^{[ 8 ]}

El inicio del sueño es inducido por neuronas promotoras del sueño, ubicadas en el núcleo preóptico ventrolateral (VLPO). Se cree que estas neuronas proyectan GABA tipo A y galanina , dos neurotransmisores inhibidores conocidos, hacia neuronas promotoras del estado de vigilia, como las neuronas histaminérgicas, serotoninérgicas, orexinérgicas, noradrenérgicas y colinérgicas (neuronas mencionadas anteriormente). Los niveles de acetilcolina, norepinefrina, serotonina e histamina disminuyen con el inicio del sueño, ya que todos ellos son neurotransmisores que promueven la vigilia. ^{[ 2 ]} Por lo tanto, se cree que la activación de las neuronas promotoras del sueño causa la inhibición de las neuronas promotoras del estado de vigilia, lo que conduce al sueño. La evidencia ha demostrado que durante el ciclo sueño-vigilia, las neuronas promotoras del sueño y las neuronas promotoras del despertar presentan descargas recíprocas, y que durante el sueño NREM , los receptores GABA aumentan en las neuronas promotoras del despertar. Esto ha llevado a algunos a creer que el aumento de receptores GABA en las neuronas promotoras del despertar constituye otra vía para inducir el sueño. ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

La adenosina también se conoce como el neuromodulador nucleósido que promueve el sueño. Los astrocitos mantienen una pequeña reserva de nutrientes en forma de glucógeno. En momentos de mayor actividad cerebral, como durante el día, este glucógeno se convierte en combustible para las neuronas; por lo tanto, la vigilia prolongada provoca una disminución en el nivel de glucógeno en el cerebro. Una disminución en el nivel de glucógeno provoca un aumento en el nivel de adenosina extracelular, que tiene un efecto inhibidor sobre la actividad neuronal. Esta acumulación de adenosina actúa como una sustancia que promueve el sueño. ^{[ 2 ]}

La mayoría de las neuronas del sueño se localizan en el área preóptica ventrolateral (vlPOA). Estas neuronas permanecen inactivas hasta que el individuo pasa de la vigilia al sueño. ^{[ 9 ]} Las neuronas del sueño en el área preóptica reciben entradas inhibitorias de algunas de las mismas regiones que inhiben, incluyendo el núcleo tubermamilar, los núcleos del rafe y el locus coeruleus. ^{[ 10 ]} Por lo tanto, son inhibidas por la histamina, la serotonina y la norepinefrina. Esta inhibición mutua podría ser la base para establecer los periodos de sueño y vigilia. Una inhibición recíproca también caracteriza un circuito electrónico conocido como biestable. Un biestable puede adoptar uno de dos estados, generalmente denominados encendido o apagado. Así, o bien las neuronas del sueño están activas e inhiben las neuronas de la vigilia, o bien las neuronas de la vigilia están activas e inhiben las neuronas del sueño. Debido a que estas regiones se inhiben mutuamente, es imposible que las neuronas de ambos conjuntos de regiones estén activas al mismo tiempo. Este biestable, que cambia rápidamente de un estado a otro, puede ser inestable. ^{[ 11 ]}