Estas fluctuaciones en el tamaño de las pupilas demuestran que, incluso durante el sueño, el cerebro cambia constantemente entre un nivel de activación mayor y menor
Un equipo de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (Suiza) observó que el tamaño de la pupila fluctúa constantemente durante el sueño, con cambios que ocurren en cuestión de segundos o a lo largo de varios minutos.
Esta dinámica refleja el estado de excitación o el nivel de activación cerebral en las regiones responsables de la regulación sueño-vigilia. Estas observaciones contradicen la suposición anterior de que, esencialmente, el nivel de excitación durante el sueño es bajo”, señaló Caroline Lustenberger, investigadora de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH).
Por el contrario, estas fluctuaciones en el tamaño de las pupilas demuestran que, incluso durante el sueño, el cerebro cambia constantemente entre un nivel de activación mayor y menor. Estos hallazgos, publicados en Nature Communications, también confirman en humanos lo que otros grupos de investigación descubrieron recientemente en estudios con roedores, que muestran fluctuaciones lentas en el nivel de activación (conocido en este campo como arousal).
Nuevo método para un viejo misterio
Las regiones del cerebro que controlan el nivel de activación se encuentran en las profundidades del tronco encefálico, lo que dificulta medir directamente estos procesos en seres humanos durante el sueño. Los métodos existentes resultan técnicamente exigentes y aún no se han establecido en este contexto
Por ello, el estudio de los investigadores del ETH se basó en la medición de las pupilas. Se sabe que las pupilas reflejan el nivel de activación cuando una persona está despierta, por lo que pueden utilizarse como marcadores de la actividad en regiones más profundas del cerebro.
El equipo desarrolló un nuevo método para examinar los cambios en las pupilas mientras las personas duermen. Mediante una técnica adhesiva especial y un esparadrapo transparente, lograron mantener abiertos los ojos de los sujetos durante varias horas.
“Nuestra principal preocupación era que los sujetos no pudieran dormir con los ojos abiertos. Pero en una habitación oscura, la mayoría de la gente olvida que tiene los ojos abiertos y puede dormir”, explicó Manuel Carro, autor principal del estudio y creador de la técnica.
El análisis de los datos mostró que la dinámica de la pupila está relacionada no solo con las distintas fases del sueño, sino también con patrones específicos de actividad cerebral, como los husos de sueño y las ondas pronunciadas de sueño profundo, fundamentales para la consolidación de la memoria y la estabilidad del sueño.
Los investigadores también descubrieron que el cerebro reacciona a los sonidos con distintos grados de intensidad según el nivel de activación, reflejado en el tamaño de la pupila.
Un regulador central del nivel de activación es el locus coeruleus, una pequeña región del tronco encefálico. En animales, se ha demostrado que desempeña un papel clave en la regulación de las fases de sueño y vigilia. Sin embargo, en este estudio los investigadores del ETH no pudieron determinar si el locus coeruleus es el responsable directo de los cambios en las pupilas. “Simplemente observamos cambios en la pupila relacionados con el nivel de activación cerebral y la actividad cardiaca”, señaló Lustenberger.
En un estudio de seguimiento, los investigadores intentarán influir en la actividad del locus coeruleus mediante medicación para investigar cómo afecta esto a la dinámica de la pupila. Buscan determinar si esta región del cerebro controla directamente las pupilas durante el sueño y cómo los cambios en el nivel de activación influyen en el sueño y sus funciones.
Utilizar la dinámica pupilar para diagnosticar enfermedades
Comprender la dinámica pupilar durante el sueño podría aportar información clave para el diagnóstico y tratamiento de trastornos del sueño y otras enfermedades. Los investigadores buscan determinar si los cambios en la pupila pueden indicar disfunciones en el sistema de excitación, relacionadas con trastornos como el insomnio, el estrés postraumático y, posiblemente, el Alzheimer.
Otro objetivo es que la tecnología pueda aplicarse fuera de los laboratorios del sueño, por ejemplo, en hospitales, donde ayudaría a monitorear la vigilia en pacientes en coma o a diagnosticar trastornos del sueño con mayor precisión. Así, la pupila como ventana al cerebro podría abrir nuevas oportunidades en la medicina del sueño y la neurociencia.
