El mecanismo de los sueños y el EEG

Estoy investigando sobre el tema de los sueños, y con ellos sucede algo curioso. Al igual que con otros temas, se mezcla lo científico con lo espiritual (y por supuesto las pseudociencias), será porque son algo similar a la muerte, o porque es difícil hacer un estudio rigurosamente científico sobre ellos?, quien sabe. La cuestión es que abunda mucho material de poca credibilidad y hay que tamizar mucho para discernir entre lo aparentemente fiable y lo que no lo es.

El sueño no es una situación pasiva sino un estado activo en el que tienen lugar cambios de las funciones corporales, además de actividades mentales de enorme trascendencia para el equilibrio psíquico y físico de los individuos, durante el cual se producen modificaciones hormonales, bioquímicas, metabólicas y de temperatura imprescindibles para el funcionamiento del ser humano durante el día.

La mayoría de los datos sobre el sueño se han obtenido mediante el registro nocturno continuo de 3 variables electrofisiológicas:

La actividad eléctrica cerebral (electroencefalograma EEG)

Los movimientos oculares (electrooculagrama EOG)

La actividad muscular de los músculos del mentón y del cuello (electromiograma EMG)

Estas tres variables son conocidas como "indicadores del sueño"

Hay una cuestión que me provoca mucha curiosidad, y es la posibilidad de utilizar un EEG (electroencéfalograma) durante las horas de sueño y analizando el gráfico de salida intentar deducir que está sucediendo dentro de la cabeza del que duerme.

Básicamente, un EEG muestra la actividad eléctrica que recogen una serie de electrodos colocados en la superficie de la piel en la cabeza (aunque también pueden ser subcutáneos o micro electrodos).

Al analizar los gráficos de un EEG se puede observar variaciones en frecuencia y amplitud, que se corresponden con diferentes estados de conciencia (o sueño).

Ondas cerebrales

El carácter de las ondas depende mucho del grado de actividad de la corteza cerebral y las ondas muestran grandes cambios entre los estados de vigilia y sueño.

La intensidad de las ondas viene determinada por el número de neuronas y fibras que disparan sincrónicamente entre sí, no por el nivel total de actividad eléctrica del cerebro.

Tipos de ondas

Las ondas alfa son ondas rítmicas, con frecuencia entre 8 y 13 ciclos por segundo. Aparecen en la vigilia. Están asociadas a estados de relajación. Durante el sueño las ondas alfa desaparecen por completo.

Las ondas beta tienen frecuencias de más de 14 ciclos por segundo. Aparecen durante periodos de intensa actividad mental, en situaciones de tensión. Los sentidos se hallan volcados al exterior. El estado de alerta de la vigilia se caracteriza por ondas beta de alta frecuencia.

Las ondas theta tienen frecuencias comprendidas entre 4-7 ciclos por segundo. Están asociadas a la somnolencia. Es el ritmo que aparece cuando nos deslizamos hacia la inconsciencia o hacia el sueño. A menudo se acompaña de imágenes hipnagógicas

Ondas delta. Se incluyen todas las ondas del EEG por debajo de 3 ciclos por segundo. Aparecen en el sueño muy profundo, en estados hipnóticos, durante la anestesia quirúrgica, en algunas enfermedades cerebrales.

Los ciclos

El sueño nocturno normalmente esta compuesto por la repetición de un ciclo de unos 90 a 110 minutos de duración de sueño REM y NREM. Casi un 80% del ciclo esta ocupado por cuatro fases de sueño NREM cada vez mas profundo. Dado que las funciones vitales y metabolismo se vuelven mas lentos durante esta fase, se lo suele llamar "sueño ortodoxo". Por el contrario, el sueño REM (también llamado "sueño paradójico") se caracteriza por la intensificación de la actividad cerebral. Los períodos REM se alargan a medida que avanza la noche.

En el gráfico de la derecha podemos observar una simplificación gráfica de los ciclos del sueño (4 en este caso), cada uno compuesto por una fase REM y 4 fases NREM. A medida que avanza el tiempo los períodos REM duran mas y por otro lado, las fases NREM son menos profundas.

Las fases

Fase de vigilia: En una persona despierta con gran actividad cortical predominan las ondas Beta de 15 a 30 Hz. y cuando cierra los ojos o se relaja aparece un ritmo alfa con ondas de 9 a 12 Hz.

Fases del Sueño

NREM Fase I (transición de vigilia al sueño): Dura entre 1 a 7 minutos, representa el 5% del sueño y tiene ondas cerebrales de 2 a 7 Hz., se produce una disminución del ritmo cardíaco, los músculos del cuerpo se relajan y la respiración se vuelve irregular. Se suceden pequeños sueños vívidos y breves, con imágenes en color y con mucho detalle. Se denominan alucinaciones hipnagógicas. Este fenómeno puede deberse a alguna clase de excitación automática iniciada a partir de sensaciones experimentadas durante el día. Así el soñador puede identificar a personas, lugares y cosas que luego van metamorfoseando.

Indicadores del sueño

• EEG: Desaparece el ritmo alfa dando paso a frecuencias más lentas de baja amplitud y brotes de ondas de mayor voltaje sobre el centro del cráneo (ondas agudas del vértex)
• EOG: Los movimientos se vuelven lentos y desconjugados
• EMG: Disminuye la actividad

Los sujetos pueden responder a estímulos auditivos o visuales débiles sin despertarse. Las personas que se despiertan en esta fase suelen negar que hayan estado dormidos.

NREM Fase II (sueño ligero): aparecen ondas Delta que indican un sueño mas profundo en el que desciende la temperatura corporal. En el EEG se observan ondas lentas y se manifiestan los husos del sueño (o spindles): ráfagas de ondas regulares de 12 a 14 Hz. y complejos K, que son ondas lentas de baja frecuencia y amplitud elevada producidas como respuesta a algún estímulo interno (digestión) o externo (sonido de un teléfono). Sigue existiendo tono muscular, y no hay movimientos oculares. A partir de este momento el individuo deja de responder a órdenes sencillas y no recuerda los sucesos ocurridos en el periodo. La actividad mental en este momento es dispersa, mundana y con pensamientos. Las personas despertadas en los 4 minutos siguientes a la aparición de los husos dicen que estaban dormidas.

Indicadores del sueño

• EEG: Se caracteriza por Husos de sueño, que son brotes de actividad rítmica de 12-15 Hz y Complejos K, brotes de ondas lentas de 1 HZ de amplitud elevada.
• EOG: Movimientos oculares prácticamente indetectables
• EMG: La actividad muscular está presente pero es muy reducida.

NREM Fase III (sueño profundo): se observa que no hay movimientos oculares y que los músculos siguen relajados y emergen husos mezclados con ondas lentas Delta (menos de 3,5 Hz). Sigue existiendo tono muscular, y no hay movimientos oculares. Aumenta la profundidad del sueño. Se necesitan estímulos cada vez más intensos para despertar al individuo. Hay un bloqueo de los mensajes sensoriales y una pérdida de conciencia. Comienza el sueño reparador. Durante el sueño de ondas lentas se segrega hormona de crecimiento para que el cuerpo se reponga de su desgaste. Durante el sueño de ondas lentas disminuye la tensión arterial y la frecuencia cardiaca. La frecuencia respiratoria se hace regular. En esta fase del sueño ocurren fenómenos como las mioclonías (sacudidas de las extremidades acompañadas de sensación de caída)

Indicadores del sueño

• EEG: Se registra una actividad delta lenta (1-3Hz) de amplitud elevada
• EOG: Los movimientos oculares son prácticamente indetectables.
• EMG: La actividad muscular está presente pero es muy reducida.

NREM Fase IV (sueño mas profundo): presenta un ritmo electroencefalográfico menor, no hay movimientos oculares y el tono muscular se mantiene o puede estar muy disminuido. A la persona soñadora es muy difícil despertarla y cuando se intenta aparece desorientada. El sueño profundo dura una hora aproximadamente y después de pasar un tiempo en la fase IV se regresa a la fase III, II y I. En esta etapa, pueden presentarse problemas del sueño como el sonambulismo o hablar dormido. Es la fase del sueño más reparadora. Hay movimientos organizados del dorso; el individuo da vueltas en la cama, cambia de postura. Esta fase dura aproximadamente un 25% del total del tiempo del sueño.

Indicadores del sueño y características similares a Fase III.

REM (sueño paradójico): Dura entre 5 y 30 minutos (la duración del periodo REM aumenta durante el periodo de sueño). Se caracteriza por una actividad EEG que recuerda al estado de vigilia (por eso se habla de sueño paradójico), debida a una activación cortical por parte de estructuras encefálicas profundas, como es la formación reticular activadora. Hay una desincronización del EEG, que se asemeja a una situación de vigilia, de alerta. Se observan movimientos oculares rápidos (también se habla de sueño MOR, de "movimientos oculares rápidos" o sueño REM, de "rapid eye movements"). Se produce una atonía (desaparición del tono muscular) y ell músculo diafragma sigue manteniendo el tono, y contrayéndose, permitiendo la respiración. Durante esta fase es más difícil despertar a la persona mediante estímulos sensitivos que durante el sueño profundo de ondas lentas. En la fase REM el control de la temperatura corporal es ineficaz y se hace dependiente de la temperatura ambiental. El posible efecto adverso de esta termorregulación se mitiga por la inhibición del sueño REM a temperaturas ambientales extremas. La respuesta ventilatoria del CO2 disminuye, aumenta la presión arterial y el gasto cardiaco, aumenta la frecuencia respiratoria, el consumo de oxígeno corporal, el flujo sanguíneo cortical y la actividad neuronal. El cerebro está muy activo durante el sueño REM y el metabolismo cerebral global puede estar aumentado hasta un 20%. Durante la fase REM se produce una intensa actividad onírica. Los sueños son intensamente visuales. El despertar en ésta fase se acompaña del recuerdo vívido de las imágenes de los sueños en más del 80% de los casos.

Indicadores del sueño

• EEG: Patrón desincronizado de ondas beta similares a las que se producen durante la vigilia, sugiere una actividad nerviosa en exceso pero desincronizada. A menudo, es difícil distinguir el patrón de ondas de una persona despierta en estado de alerta del patrón de ondas en sueño REM.
• EOG: movimientos oculares similares a la vigilia, aunque con los ojos cerrados. (rapid-eye- movement)
• EMG: actividad muscular mínima o inexistente. Una de las características más destacadas de la fase REM es el cese de la actividad muscular del cuerpo, sólo el diafragma y los músculos extraoculares mantienen parcialmente su actividad habitual. La atonía muscular impide que escenifiquemos nuestros sueños.

El sueño a lo largo de la vida

Las necesidades de sueño son muy variables según la edad y las circunstancias individuales

El niño recién nacido duerme casi todo el día, con una proporción próxima al 50 % del denominado sueño «activo», que es el equivalente del sueño REM. A lo largo de la lactancia los períodos de vigilia son progresivamente más prolongados y se consolida el sueño de la noche; además, la proporción de sueño REM desciende al 25-30 %, que se mantendrá durante toda la vida. A la edad de 1-3 años el niño ya sólo duerme una o dos siestas.

Entre los 4-5 años y la adolescencia los niños son hipervigilantes, muy pocos duermen siesta pero tienen un sueño nocturno de 9-10 horas bien estructurado en 5 ciclos o más. Por lo que se refiere a los individuos jóvenes, en ellos reaparece en muchos casos la necesidad fisiológica de una siesta a mitad del día.

La necesidad de sueño en un adulto puede oscilar entre 5 y 9 horas. Asimismo, varía notablemente el horario de sueño entre noctámbulos y madrugadores. En épocas de mucha actividad intelectual o de crecimiento o durante los meses del embarazo, puede aumentar la necesidad de sueño, mientras que el estrés, la ansiedad o el ejercicio físico pracricado por la tarde pueden reducir la cantidad de sueño. Los estudios efectuados en individuos aislados de influencias exteriores han mostrado que la tendencia fisiológica general es a retrasar ligeramente la fase de sueño con respecto al ciclo convencional de 24 horas y a dormir una corta siesta «de mediodía».

En los ancianos se va fragmentando el sueño nocturno con frecuentes episodios de despertar y se reduce mucho el porcentaje de sueño en fase IV y no tanto el de sueño REM, que se mantiene más constante a lo largo de la vida. Las personas de edad avanzada tienen tendencia a aumentar el tiempo de permanencia en la cama. Muchas de ellas dormitan fácilmente durante el día varias siestas cortas.

Fuentes

"Bases Anatómicas y Fisiológicas del Sueño" de Teresa Bonet Luz. Valencia, Junio de 2008

"Fases del Sueño", blog de Tannawork