Por qué el cerebro se "apaga" cuando estamos despiertos

Estar despierto no siempre significa que el cerebro esté completamente despierto. Pequeños grupos de neuronas constantemente cambian entre un estado de alerta y un estado "fuera de línea", como si estuvieran continuamente durmiéndose y despertándose, de acuerdo con una nueva investigación científica.

Neurocientíficos de Stanford descubrieron que los mismos ciclos de actividad cerebral oscilante que ocurren al dormir también tienen lugar durante un estado de vigilia, aunque a menor escala.

Mientras que la actividad de todo el cerebro se derrumba y fluye en ondas durante el sueño, parece que las pequeñas áreas del cerebro de forma independiente "se duermen" y "despiertan" mientras se está despierto, también. Durante el sueño, estos ciclos son fáciles de detectar porque se producen a través del cerebro. Pero durante un estado de vigilia, los ciclos se producen sólo en segundos o fracciones de segundo, y tienen lugar en pequeñas regiones localizadas a través del cerebro.

Los resultados del estudio, que fueron publicados en la revista Science, también mostraron que las neuronas pasan más tiempo en su estado activo, o "encendido", en el momento que se presta especial atención a algo.

Los investigadores utilizaron una técnica para estudiarlo en la que se utilizan sensores para estimular el cerebro y registrar la actividad en una columna particular de neuronas. La actividad registrada reveló que hay grupos de neuronas que constantemente cambian en un ciclo que oscila entre estados "on y offline", es decir de "encendido" y "apagado".

"Durante un estado de 'encendido', todas las neuronas comienzan a funcionar rápidamente", dijo Kwabena Boahen, un bioingeniera de la Universidad de Stanford y autora principal del estudio. "Entonces, de repente, cambian a una baja tasa de disparo. Este encendido y apagado de conmutación está sucediendo todo el tiempo, como si las neuronas estuvieran lanzando una moneda para decidir si van a estar encendidas o apagadas".

Los científicos ya sabían que las neuronas individuales tienden a cambiar entre los estados más y menos activos, pero esta fue la primera vez que el efecto se observó en agrupaciones de neuronas, al igual que lo que ocurre durante el sueño.

Estos ciclos de actividad se relacionan con la capacidad de responder al medio ambiente y por lo tanto pueden desempeñar un papel clave en la atención selectiva. Los investigadores observaron que cuando los monos estaban prestando atención a una señal visual, la columna neuronal que era responsable de detectar esa parte del ambiente pasó más tiempo en el estado activo.

De hecho, cuanto más las neuronas permanecieran en el estado encendido, más probable era que los monos logren identificar con éxito un cambio en el ambiente. Cuando las neuronas estaban fuera de línea, entonces eran significativamente menos propensas a detectar el cambio. Esta podría ser una explicación de por qué algunas veces no se registran toda la información de una situación, incluso cuando en apariencia se está atención.

"La atención y la excitación son estrechamente interdependientes", dijo la doctora Tatiana Engel, investigadora postdoctoral de la universidad y una de las autoras del estudio. "Parece que durante la atención pequeñas partes del cerebro se vuelven un poco más excitadas".

Sin embargo, todavía no está del todo claro por qué las neuronas se "apagan" en momentos de vigilia. Estos ciclos son probablemente la forma que tiene el cerebro de conservar energía, y también es posible que los estados de baja actividad den a las neuronas la oportunidad de eliminar los residuos generados como un subproducto de la actividad neuronal (una función importante que el cerebro también realiza durante el sueño). Los expertos señalaron que es necesario realizar más investigaciones para confirmar cualquiera de estas posibilidades.

El hallazgo es importante porque, encontrar una manera de mantener las neuronas en el estado de "encendido" por más tiempo podría conducir al desarrollo de nuevas técnicas de mejora cognitiva y de rendimiento.

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