Funciones Cerebrales Superiores Clase 24 PDF

C24 Sueño, ritmos cerebrales y estados de conciencia Dr. José Roberto Martínez Abarca 21/10/2024 1  Objetivos  Con el aprendizaje de esta clase el estudiante:  Explique las bases biológicas del electroencefalograma y de los potenciales evocados.  Exp...

C24 Sueño, ritmos cerebrales y estados de conciencia Dr. José Roberto Martínez Abarca 21/10/2024 1  Objetivos  Con el aprendizaje de esta clase el estudiante:  Explique las bases biológicas del electroencefalograma y de los potenciales evocados.  Explica la actividad gamma y como el sueño está organizado como una estructura definida.  Explica los factores como el ritmo circadiano y la extensión de la vigilia previa en el inicio del sueño y la somnolencia.  Describe los factores del sueño de onda lenta.  Relaciona la fisiología del sueño MOR con la estructura anatómica del encéfalo. 21/10/2024 2  Objetivos  Con el aprendizaje de esta clase el estudiante:  Relaciona la fisiología del sueño MOR con la estructura anatómica del encéfalo.  Describe el papel de la orexina y su relación con la narcolepsia y el control del sueño y la vigilia.  Relaciona la forma de los sueños con la biología del sueño MOR.  Distingue las funciones del sueño no MOR y el sueño MOR.  Explicar los conceptos de somnolencia, estupor, coma y la escala de Glasgow. 21/10/2024 3  Bases biológicas del electroencefalograma  El EEG es una importante herramienta neurológica, por tres razones principales: 1. Es primordial para el estudio de la fisiología del sueño y la fisiopatología de los trastornos del sueno. 2. Es esencial para el análisis de convulsiones y para monitorizar su evolución durante el tratamiento. 3. Es una valiosa ayuda para la localización de lesiones expansivas incluyendo los tumores cerebrales. 21/10/2024 4  Bases biológicas del electroencefalograma  La electroencefalografía proporciona un método no invasivo para estudiar la actividad eléctrica continua o espontánea del cerebro.  Los potenciales del cerebro se registran en un electroencefalograma (EEG); éstos aparecen como ondas periódicas con frecuencias que van de 0.5 a 40 ciclos por segundo (cps o herzios [Hz]) y con una amplitud que abarca de cinco a varios cientos de microvoltios. 21/10/2024 5  Bases biológicas del electroencefalograma  Debido a que la amplitud de la actividad eléctrica cerebral es mucho menor que la obtenida del corazón en un electrocardiograma (ECG), se requiere de una amplificación sensible (pero estable) para producir un registro sin distorsiones de la actividad cerebral; esto demanda aislamiento eléctrico y la apropiada conexión a tierra. 21/10/2024 6  Bases biológicas del electroencefalograma  Cuando se colocan pequeños electrodos de disco metálico en la superficie del cuero cabelludo, pueden detectarse corrientes oscilatorias de 20-100 mV que se conocen como electroencefalograma (EEG).  Su origen es una consecuencia directa del efecto aditivo de los grupos de neuronas corticales piramidales que se organizan en columnas radiales (dirigidas hacia el exterior). En este contexto, las columnas relevantes son las que están situadas debajo de la superficie de los giros corticales.  Como los potenciales de membrana de estas columnas fluctúan, se desarrolla un dipolo eléctrico (áreas adyacentes de carga opuesta). 21/10/2024 7  Bases biológicas del electroencefalograma  El dipolo da lugar a un potencial de campo eléctrico conforme la corriente pasa a través del espacio extracelular adyacente, así como intracelularmente a través de las neuronas.  En el EEG se registra la componente extracelular de esta corriente, y las variaciones tanto en la potencia como en la densidad de los bucles de corriente dan lugar a su forma característica de onda sinusoidal. 21/10/2024 8  Bases biológicas del electroencefalograma 21/10/2024 9  Bases biológicas del electroencefalograma  La mayoría de los componentes del EEG se originan de las corrientes generadas por los potenciales postsinápticos y no de las que originan de los potenciales de acción.  Los potenciales de acción generalmente son breves y muy asincrónicos para sumarse y producer una señal detectable en el cuero cabelludo. 21/10/2024 10  Bases biológicas del electroencefalograma 21/10/2024 11  Bases biológicas del electroencefalograma 21/10/2024 12  Bases biológicas del electroencefalograma 21/10/2024 13  Bases biológicas de los potenciales evocados 1. Los “potenciales evocados sensitivos” son las ondas detectadas por electrodos de registro EEG específicos en respuesta a diferentes tipos de estimulación sensitiva periférica. El objetivo es evaluar la integridad de las vías sensitivas centrales. 2. Los “potenciales evocados motores” se provocan en músculos esqueléticos por estimulación magnética de la corteza motora. El principal objetivo clínico es asegurar la velocidad de conducción del tracto corticoespinal.  Una observación fisiológica de interés general revelada con la aplicación de esta técnica es que la adquisición de una habilidad motora particular puede acelerarse con ensayos mentales. 21/10/2024 14  Bases biológicas de los potenciales evocados  Los potenciales evocados pueden considerarse como ondas EEG que se producen después de un estímulo sensorial.  Debido a que están sincronizados con el estımulo, pueden promediarse para mejorar la relación señal/ruido; esto es importante porque las señales de un potencial evocado biológico registradas desde el cuero cabelludo son típicamente sólo de unos pocos microvoltios en amplitud. 21/10/2024 15  Bases biológicas de los potenciales evocados  En neurofisiología clínica, los estímulos específicos se relacionan con sensaciones visuales, auditivas y cutáneas.  Una dificultad con estos potenciales evocados reside en que sus amplitudes bajas, de 20 mV o incluso menos, no se detectan en los registros electroencefalográficos (EEG) rutinarios debido al patrón de onda de fondo.  Para detectarlos se aprovecha la regularidad de la respuesta a estímulos repetitivos del mismo tipo.  Con la estimulación repetitiva, seguida de un promedio realizado por ordenador, los ritmos de fondo irregulares se cancelan entre sí y pueden apreciarse claramente los potenciales evocados. 21/10/2024 16  Bases biológicas de los potenciales de acción 21/10/2024 17  Actividad gamma  El EEG representa la actividad dendrítica de las neuronas corticales.  Las ondas varían en su frecuencia entre 1 y 50 Hz y su amplitud es de 20 – 100 microvoltios. 21/10/2024 18  Actividad gamma 21/10/2024 19  Actividad gamma  Trabajos recientes indican que las ondas sincronizadas de alta frecuencia (gamma) pueden estar presentes en el despertar y en el sueño REM, aunque éstas son de baja amplitud.  Como el término se utiliza actualmente, las frecuencias gamma están centradas en aproximadamente 40 Hz y van desde aproximadamente 30 a 60 Hz, e incluso más altas.  La actividad gamma puede indexar la actividad síncrona de las columnas de células corticales involucradas en el procesamiento neural, y los trabajos recientes en neurociencia cognitiva sugieren que actividad EEG rápida en la banda gamma (30 a 60 Hz) aumenta durante la formación de las percepciones y la memoria, el procesamiento lingüístico y otras funciones conductuales y perceptivas, incluido el aprendizaje asociativo, y puede estar implicado en ellas.  Además, trabajos recientes indican que la actividad gamma puede ser deficiente en la esquizofrenia. 21/10/2024 20 Sueño organizado como una estructura definida  Los investigadores modernos definen el sueño:  en función del comportamiento de la persona que se queda dormida y  lasmodificaciones fisiológicas que tienen lugar en el ritmo eléctrico cerebral en el momento del despertar. 21/10/2024 21 Sueño está organizado como una estructura definida  Los criterios comportamentales son:  la falta de movilidad o la movilidad escasa,  el cierre de los párpados,  la adopción de una postura característica para dormir y que es específica de cada especie, 21/10/2024 22 Sueño está organizado como una estructura definida  Los criterios comportamentales son:  la reducción de la respuesta a los estímulos externos,  la inactividad,  el incremento del tiempo de reacción, la elevación del umbral para el despertar,  la reducción de la actividad cognitiva y  el estado inconsciente reversible. 21/10/2024 23 Sueño está organizado como una estructura definida 21/10/2024 24 Sueño está organizado como una estructura definida  La macroestructura del sueño está fundamentada en patrones cíclicos de los estados NREM y REM,  La microestructura del sueño está constituida principalmente por episodios de despertar, períodos de CAP y períodos sin CAP (los complejos K y los husos del sueño).  El conocimiento de la macroestructura y la microestructura del sueño es importante debido a que la actividad motora anómala que aparece durante el sueño puede estar relacionada con alteraciones en estos dos parámetros.  CAP (patrón alternante cíclico) 21/10/2024 25 Sueño está organizado como una estructura definida 21/10/2024 26 Sueño está organizado como una estructura definida 21/10/2024 27  Ontogenia del sueño  La evolución del EEG y de los estados de sueño desde el feto, el lactante prematuro y a término, el niño pequeño y el adolescente hasta el adulto sigue un desarrollo ordenado que depende del grado de maduración del sistema nervioso central (SNC).  Los factores neurológicos, ambientales y genéticos, así como las enfermedades médicas o neurológicas comórbidas, influyen de manera significativa en estos cambios ontogénicos.  Los requerimientos de sueño cambian entre la lactancia y la edad avanzada. El recién nacido presenta un patrón de sueño polifásico y necesita dormir 16 h al día.  Este requerimiento de sueño disminuye hasta aproximadamente 11 h diarias a los 3-5 años de edad. A los 9-10 años de edad, la mayor parte de los niños duermen 10 h cada noche. 21/10/2024 28  Ontogenia del sueño  Los preadolescentes mantienen un nivel importante de vigilia durante el día y en el Test de latencia múltiple del sueño (Multiple Sleep Latency Test) se demuestra una latencia del sueño media de 17-18 min.  En los niños en edad preescolar el sueño asume un patrón bifásico.  Los adultos muestran un patrón del sueño monofásico, con una duración promedio de 7,5-8 h cada noche.  Este patrón vuelve a ser bifásico a una edad avanzada. 21/10/2024 29  Filogenia del sueño  Los delfines y las ballenas son los únicos grupos de mamíferos que no muestran sueño REM en los distintos registros.  Los animales pequeños también muestran un ciclo REM-NREM más corto que los animales grandes. 21/10/2024 30  Filogenia del sueño  Un hallazgo sorprendente efectuado en los delfines es el hecho de que durante el sueño la mitad de su cerebro muestra las características EEG típicas del sueño, mientras que la otra mitad muestra las características EEG de la vigilia.  Cada episodio de sueño dura aproximadamente 30-60 min; después, se invierten las funciones de los dos mitades del cerebro. 21/10/2024 31  Ritmo circadiano  El término de cronobiología se refiere al estudio de las respuestas biológicas del cuerpo frente a los acontecimientos relacionados con el tiempo.  Todas las funciones biológicas de las células, los órganos y el cuerpo entero presentan ritmos circadianos (aproximadamente, 24 h), ultradianos (24 h). 21/10/2024 32  Ritmo circadiano  Los ritmos circadianos pueden ser manipulados para el tratamiento de ciertas enfermedades, un método que se ha denominado cronoterapia.  Son ejemplos de ello el avance o el retraso de la fase de los ritmos del sueño y la aplicación de luz intensa durante ciertos períodos de la noche o la mañana. 21/10/2024 33  Ritmo circadiano Extensión de la vigilia  El sueño y la vigilia están controlados por factores homeostáticos y circadianos.  La duración de la vigilia previa determina la propensión a la somnolencia (factor homeostático), mientras que los factores circadianos determinan la cronología, la duración y las características del sueño.  Hay dos tipos de somnolencia: fisiológica y subjetiva.  La primera es la tendencia del cuerpo a la somnolencia.  Existen dos períodos de gran vulnerabilidad: 2:00-6:00 a. m. (especialmente, 3:00-5:00 a.m.) y 2:00-6:00 p.m. (en particular, 3:00-5:00 p.m.). 21/10/2024 34  Ritmo circadiano Extensión de la vigilia  La propensión a la somnolencia fisiológica (p. ej., a primera hora de la tarde y durante la madrugada) depende de factores circadianos y homeostáticos.  Se ha observado que en estos períodos tiene lugar un mayor número de accidentes relacionados con el sueño.  La somnolencia subjetiva es la percepción de la somnolencia por parte del individuo; depende de varios factores externos, como el grado de estimulación en el ambiente y el consumo de café y de otras bebidas con cafeína. 21/10/2024 35  Factores del sueño de onda lenta  Adenosina: mediador de la somnolencia que tiene lugar tras una vigilia prolongada, una función en la que pueden ser especialmente importantes sus efectos inhibidores sobre las neuronas inductoras de la vigilia y que se localizan en el prosencéfalo basal. 21/10/2024 36  Factores del sueño de onda lenta  La evidencia de sentido común correspondiente a la función que desempeña la adenosina en la somnolencia procede del uso casi universal del café y el té para incrementar el grado de alerta, dado que estas bebidas contienen los antagonistas del receptor de la adenosina, cafeína y teofilina. 21/10/2024 37 Fisiología del sueño MOR  El tronco encefálico contiene los mecanismos neurales del ritmo del sueño REM.  La transección realizada inmediatamente por encima de la unión de la protuberancia y el mesencéfalo daba lugar a un estado en el que se demostraba la aparición periódica de sueño REM en los registros efectuados en el tronco encefálico aislado;  En los registros del prosencéfalo aislado no había signos de sueño REM. 21/10/2024 38 Fisiología del sueño MOR  Los mecanismos del prosencéfalo (incluyendo los relacionados con los ritmos circadianos) modulan el sueño REM, los mecanismos fundamentales de la generación del ritmo se localizan en el tronco encefálico y, por ello, los estudios anatómicos y fisiológicos se han centrado sobre esta estructura. 21/10/2024 39 Fisiología del sueño MOR  El esquema anatómico que aparece en la figura también muestra muchos de los grupos celulares importantes en el sueño REM;  Son destacables en este esquema las neuronas colinérgicas, que actúan como elementos promotores de los fenómenos REM, así como las neuronas monoaminérgicas, cuyo efecto es el de la supresión de la mayor parte de los componentes del sueño REM.  Las neuronas productoras de ácido g-aminobutírico (GABA, g-aminobutyric acid; neuronas GABAérgicas), que no se localizan en núcleos específicos sino que tienen una distribución mucho más dispersa.  En la figura también se puede observar que la transección efectuada por Jouvet respetaba estas zonas esenciales del tronco encefálico. 21/10/2024 40  Sueño NREM 21/10/2024 41  Sueño NREM 21/10/2024 42  Sueño REM 21/10/2024 43  Sueño REM 21/10/2024 44  Papel de la orexina  Las neuronas localizadas principalmente en el hipotálamo perifornical (HPF) y lateral, y que contienen el neuropéptido orexina (denominado también hipocretina) respecto a la regulación del estado comportamental y la narcolepsia/cataplejía.  La narcolepsia es un trastorno crónico del sueño que se caracteriza por somnolencia diurna excesiva, sueño fragmentado y otros síntomas que son indicativos de una expresión anómala del sueño REM; estos síntomas son: cataplejía, alucinaciones hipnagógicas, períodos REM al inicio del sueño y parálisis del sueño. 21/10/2024 45  Sueños y el sueño MOR  La teoría freudiana postulaba que los sentimientos reprimidos son suprimidos u ocultados psicológicamente en la mente inconsciente y que a menudo se manifiestan en los sueños.  La mayor parte de los sentimientos reprimidos corresponden a deseos sexuales reprimidos y aparecen en forma de sueños o de símbolos referidos a los órganos sexuales. 21/10/2024 46  Sueños y el sueño MOR  Los científicos modernos especializados en el sueño intentan interpretar los sueños en términos anatómicos y fisiológicos.  El campo de la investigación relativa a los sueños adoptó una nueva dirección desde que Aserinsky y Kleitman demostraran en 1953 la existencia del sueño REM.  Aproximadamente el 80% de los sueños tienen lugar durante el sueño REM, mientras que el 20% restante aparece durante el sueño NREM. 21/10/2024 47  Sueños y el sueño MOR  Se ha señalado que aproximadamente el 80% de los sueños tienen lugar durante el sueño REM, mientras que el 20% restante aparece durante el sueño NREM.  Generalmente, las personas se mantienen orientadas cuando son despertadas en medio de la fase REM del sueño, mientras que muestran una cierta desorientación y confusión cuando se despiertan durante la fase NREM. 21/10/2024 48  Sueños y el sueño MOR  Los sueños suelen aparecer con colores naturales, más que en blanco y negro. En nuestros sueños utilizamos los cinco sentidos.  En general, participan principalmente las sensaciones visuales, seguidas de las auditivas, las táctiles, las olfativas y las gustativas, en este orden.  Los sueños pueden ser agradables o desagradables, terroríficos o tristes.  Generalmente reflejan las actividades cotidianas de la persona que sueña.  En nuestros sueños aparecen incorporados el temor, la ansiedad y la aprensión. 21/10/2024 49  Sueños y el sueño MOR  Además, también pueden ocupar nuestros sueños los acontecimientos estresantes del pasado o el presente.  Las escenas o los eventos que aparecen en los sueños no suelen ser racionales sino que, más que ello, se muestran de manera irracional con cambios rápidos de escenarios, lugares o personas, o bien con una mezcla extraña de todos estos elementos.  En ocasiones pueden aparecer sueños lúcidos en los que la persona que sueña parece darse cuenta de manera vívida que está soñando realmente. 21/10/2024 50  Sueños y el sueño MOR  La significación neurobiológica de los sueños es desconocida.  Los científicos especializados en el sueño intentan explicar los sueños en términos de la interpretación anatómica y fisiológica del sueño REM.  Durante esta fase se activan las sinapsis, las neuronas y los axones que ponen en conexión entre sí diversos grupos neuronales cerebrales. 21/10/2024 51  Sueños y el sueño MOR  Esta activación se inicia en el tronco encefálico y, después, los hemisferios cerebrales modulan estas señales y crean imágenes en colores o en blanco y negro que dan lugar a los sueños.  De la misma forma, en ocasiones las señales son convertidas en sensaciones auditivas, táctiles o de otro tipo, con manifestación en los sueños. 21/10/2024 52  Sueños y el sueño MOR  Algunas sugerencias propuestas para explicar la significación de los sueños son la activación de las redes neurales del cerebro y la reestructuración y reinterpretación de los datos almacenados en la memoria.  Estas propuestas son similares a la hipótesis de Jouvet relativa a la existencia de una relación entre el sueño REM y la información adquirida recientemente.  Según el biólogo molecular y Premio Nobel Francis Crick y su colaborador Graham Mitcheson, la función de los sueños es la de desaprender, es decir, la de eliminar la información innecesaria e inútil que ha quedado almacenada en el cerebro.  Algunos especialistas también han sugerido que durante la fase de sueños del sueño tiene lugar la consolidación de la memoria.  Por otra parte, se han publicado abundantes historias relativas a artistas, escritores y científicos que desarrollan durante sus sueños ideas innovadoras relativas a su arte, su literatura o sus proyectos científicos. 21/10/2024 53 Funciones del sueño MOR 21/10/2024 54 Funciones del sueño MOR 21/10/2024 55 Funciones del sueño no MOR 21/10/2024 56  Funciones del sueño 21/10/2024 57 21/10/2024 58