Uno de los grandes misterios sin resolver en la ciencia es por qué los humanos y otros animales duermen. Se cree que el sueño es importante para permitir que nuestros órganos se reparen a sí mismos y es clave para el desarrollo de los recuerdos, pero no está claro por qué ese mantenimiento tan necesario solo ocurre después de caer en un estado inconsciente.
Una forma de resolver el enigma del sueño es investigar sus orígenes, y un nuevo estudio sobre el pez cebra revela que el patrón de sueño, encontrado en los humanos y muchos otros animales, evolucionó hace al menos 450 millones de años.
Fases complejas diferentes
Se sabe que casi todos los animales en el planeta con un cerebro entran en una especie de estado de dormir. En los humanos, el sueño consiste en varias fases complejas diferentes, caracterizadas por cambios en las firmas neuronales.
Sabemos que los mamíferos, las aves y las lagartijas muestran un grado similar de complejidad en estas fases de sueño cambiante, pero hasta ahora no se conoce exactamente qué sucede en el cerebro de un pez cuando duerme.
Para intentar resolver este enigma, un equipo de científicos de la Universidad de Stanford diseñó un pez cebra para que las neuronas individuales destellaran cuando entraban en actividad. Luego, construyeron un microscopio novedoso que podía examinar todo un cuerpo de pez con una resolución unicelular. Los peces se inmovilizaron en una solución y luego se observaron detalladamente mientras ingresaban a lo que se sabía que era su único estado de sueño.
A medida que los peces pasaban por su período de sueño, los investigadores identificaron dos patrones de actividad cerebral: un patrón que llamaron “sueño de explosión lenta” que los investigadores sugieren es análogo al sueño de onda lenta en los seres humanos. El otro patrón fue etiquetado como “sueño de onda de propagación”, y se sugiere que se asemeja al sueño REM en humanos.
Por supuesto, los peces no exhiben el mismo movimiento ocular rápido de los humanos en esta conocida fase del sueño, pero otras firmas musculares y corporales que se observaron en el pez cebra durante esta fase, son similares a las de una fase REM humana.
Firmas neuronales antiguas
Si bien este descubrimiento puede no probar completamente que el pez cebra entra en fases del sueño que son exactamente como las de los humanos, ofrece cierta evidencia de que los comportamientos del sueño en los peces son mucho más complejos de lo que muchos creen.
El estudio ofrece una clara evidencia de que cuando un pez cebra entra en un estado de sueño, no se limita a pasar a un período de latencia unidimensional, sino que se mueve a través de una serie de patrones neuronales complejos que se asemejan a la sofisticación del sueño en los mamíferos.
Desde una perspectiva evolutiva, los investigadores dicen que esto apunta a que los patrones cerebrales complejos en el sueño aparecieron hace al menos 450 millones de años. El hecho de que estas firmas neuronales puedan considerarse análogas a las de los humanos, ofrece una línea evolutiva hipotética que hace del sueño complejo una proposición mucho más antigua de lo que nunca antes se ha considerado.
Además de ser un descubrimiento meramente académico, los investigadores sugieren que puede haber aplicaciones prácticas de estos hallazgos, ya que el pez cebra podría usarse como un modelo animal eficaz para para investigar los trastornos del sueño y probar nuevos fármacos.
Referencia: Neural signatures of sleep in zebrafish. Nature, 2019. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1336-7