Cuál es el mecanismo cerebral durante sueño que mejora las funciones visuales y cognitivas

Un estudio liderado por Valentin Dragoi, profesor en la Universidad Rice y coautor junto con un equipo interdisciplinario de la Universidad Metodista de Houston y el Colegio Médico Weill Cornell, reveló un mecanismo clave que explica cómo el sueño mejora el rendimiento cognitivo y conductual.

Los autores hablaron del sueño NREM (sueño sin movimientos oculares rápidos) y explicaron que es reconocida por ser la etapa más ligera del descanso. Esta fase fomenta la sincronización cerebral y optimiza la codificación de información, lo que podría abrir la puerta a nuevos tratamientos para trastornos del sueño y técnicas de mejora cognitiva, de acuerdo al trabajo.

El equipo analizó la actividad neuronal de macacos durante tareas de discriminación visual (NdeR: distinguir diferencias y semejanzas en estímulos visuales) antes y después de un período de sueño NREM de 30 minutos. Se registró la actividad cerebral en tres áreas: las cortezas visuales primaria y media y la corteza prefrontal dorsolateral. Estas regiones están asociadas con el procesamiento visual y funciones ejecutivas del cerebro, según el estudio. Para garantizar que los animales estuvieran en sueño NREM, se utilizó un monitoreo de la actividad cerebral y muscular, además de confirmar la relajación corporal mediante análisis de video.

Los resultados publicados en Science indicaron una mejora significativa en el desempeño de los macacos tras el sueño. Los animales que durmieron lograron mayor precisión en la discriminación de imágenes rotadas, a diferencia de aquellos que permanecieron despiertos en un estado de vigilia tranquila. Este hallazgo, para los expertos, subraya la influencia directa del sueño en el rendimiento conductual.

“Durante el sueño, observamos un aumento en la actividad de las ondas delta de baja frecuencia y una activación sincronizada entre neuronas en diferentes regiones corticales”, señaló Natasha Kharas, primera autora del estudio y ex investigadora del laboratorio de Dragoi. Según la especialista, tras el sueño, las neuronas adquirieron mayor independencia en su activación debido a una desincronización neuronal. Este cambio mejoró la precisión en el procesamiento de la información y el desempeño visual.

La investigación también incluyó métodos para replicar de forma artificial los efectos del sueño. Los científicos aplicaron estimulación eléctrica de baja frecuencia a la corteza visual, con el objetivo de imitar las ondas delta propias del sueño NREM. Este procedimiento, realizado mientras los macacos permanecían despiertos, reprodujo la desincronización neuronal y mejoró su rendimiento en las tareas. “Este hallazgo es significativo porque sugiere que algunos de los efectos restauradores y de mejora del rendimiento del sueño podrían lograrse sin la necesidad de dormir realmente”, explicó Dragoi.

El equipo desarrolló además un modelo de red neuronal a gran escala para profundizar en sus hallazgos. Durante el sueño, identificaron un debilitamiento asimétrico de las conexiones excitatorias e inhibitorias del cerebro; siendo que las primeras presentaron un mayor debilitamiento, lo que generó un aumento general de la excitación neuronal. Según Dragoi, este mecanismo permite que el cerebro reduzca su nivel de sincronía después del sueño, lo que optimiza la actividad neuronal para tareas específicas.

“La capacidad de reproducir la desincronización neuronal similar al sueño en un estado de vigilia abre nuevas posibilidades para mejorar el rendimiento cognitivo y perceptivo en situaciones en las que el sueño no es posible, como en el caso de personas con trastornos del sueño o en circunstancias atenuantes como la exploración espacial”, afirmó Dragoi.

El estudio plantea un futuro prometedor para el desarrollo de técnicas de estimulación cerebral terapéutica, con aplicaciones potenciales para mejorar la función cognitiva y la memoria en personas con dificultades para dormir, siempre según los científicos.

“Nuestro estudio no solo profundiza nuestra comprensión mecanicista del papel del sueño en la función cognitiva, sino que también abre nuevos caminos al mostrar que patrones específicos de estimulación cerebral podrían sustituir algunos beneficios del sueño, lo que apunta hacia un futuro en el que podríamos potenciar la función cerebral independientemente del sueño en sí”, concluyó Dragoi.