Cómo compensa el cerebro la falta de sueño con mini procesos de limpieza

Una noche en vela o sin descansar lo suficiente pasa factura al día siguiente: cuesta concentrarse, sentimos la mente nublada y la capacidad de atención se altera. Esto lo podemos experimentar por nosotros mismos, pero, ahora, una nueva investigación ha comprobado que esas pérdidas momentáneas de atención derivadas del déficit de sueño coinciden con un proceso de “lavado” del cerebro, que consiste en una expulsión de líquido cefalorraquídeo que normalmente se produce mientras dormimos.

El estudio ha sido realizado por un equipo del Massachusetts Institute of Technology (MIT)1, que ha descubierto qué sucede dentro del cerebro durante esos fallos momentáneos de atención. Los científicos observaron que, justo en esos instantes, una oleada de líquido cefalorraquídeo (LCR) se expulsa del cerebro. Este proceso, que suele darse durante el sueño, ayuda a eliminar los desechos acumulados a lo largo del día y se considera esencial para mantener el cerebro sano y funcionando con normalidad. Los resultados se han publicado en Nature neuroscience2.

“Si no duermes, las ondas del LCR comienzan a invadir el estado de vigilia, donde normalmente no las verías. Sin embargo, esto conlleva una contrapartida atencional, ya que la atención falla durante los momentos en que se produce esta onda de flujo de fluido”, afirma Laura Lewis, profesora asociada de Ingeniería Eléctrica e Informática Athinoula A. Martinos, miembro del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia del MIT y del Laboratorio de Investigación de Electrónica, y miembro asociado del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria, en una nota publicada por el MIT.

Pérdidas de atención a cambio de eliminar residuos

Aunque el sueño es un proceso biológico fundamental, aún no se comprende del todo por qué es tan vital. Lo que sí se sabe es que la falta de sueño afecta gravemente a la atención y otras funciones cognitivas. Durante el descanso, el líquido cefalorraquídeo –que protege y amortigua el cerebro– circula para eliminar los residuos neuronales. En un estudio previo, en 20193, el equipo de Lewis descubrió que este flujo sigue un patrón rítmico asociado con las ondas cerebrales del sueño. Esto llevó a los investigadores a preguntarse qué ocurre con ese flujo cuando se priva a alguien del sueño. Para averiguarlo, reclutaron a 26 voluntarios que fueron examinados en dos ocasiones: una después de pasar la noche sin dormir en el laboratorio, y otra tras haber descansado bien.

A la mañana siguiente, los participantes realizaron una serie de pruebas de atención mientras se registraban distintas señales fisiológicas del cerebro y del cuerpo. Los investigadores utilizaron una combinación de electroencefalografía (EEG) y resonancia magnética funcional (fMRI) modificada, que permitió medir tanto la oxigenación cerebral como el movimiento del líquido cefalorraquídeo dentro y fuera del cerebro. También se registraron el ritmo cardíaco, la respiración y el tamaño de las pupilas.

Durante el experimento, los voluntarios completaron dos tareas de atención –una visual y otra auditiva–. En la prueba visual, debían observar una cruz en una pantalla que, en momentos aleatorios, se transformaba en un cuadrado; al detectarlo, tenían que pulsar un botón. En la tarea auditiva, el estímulo era un pitido.

“Una forma de entender esos eventos es que, como tu cerebro necesita dormir tanto, intenta por todos los medios entrar en un estado similar al sueño para restaurar algunas funciones cognitivas”

Como era de esperar, los participantes privados de sueño cometieron más errores y reaccionaron más lentamente. En algunos casos, ni siquiera detectaron los cambios. En esos lapsos de atención, los científicos observaron alteraciones fisiológicas simultáneas: justo cuando la atención fallaba, se producía una salida de LCR del cerebro. Poco después, el líquido volvía a entrar. “Los resultados sugieren que en el momento en que falla la atención, este fluido es expulsado hacia fuera del cerebro. Y cuando la atención se recupera, vuelve a entrar”, indica Lewis.

Los investigadores creen que el cerebro intenta compensar la falta de sueño desencadenando estos “mini procesos de limpieza”, aunque ello implique sacrificar breves momentos de atención. “Una forma de entender esos eventos es que, como tu cerebro necesita dormir tanto, intenta por todos los medios entrar en un estado similar al sueño para restaurar algunas funciones cognitivas”, explica Zinong Yang, estudiante visitante del MIT y primer autor del trabajo. “El sistema de fluidos del cerebro intenta restaurar la función forzando al cerebro a alternar entre estados de alta atención y de alta fluidez”.

El estudio también detectó otros cambios asociados a las pérdidas de atención, como la disminución del ritmo cardíaco y respiratorio y la contracción de las pupilas. Curiosamente, las pupilas comenzaban a contraerse unos 12 segundos antes de la expulsión del LCR, y volvían a dilatarse cuando la atención se recuperaba. “No parece ser solo un fenómeno cerebral, sino un evento que involucra a todo el cuerpo”, comenta Lewis. “Esto sugiere que los sistemas están muy coordinados: cuando la atención falla, lo notamos mentalmente, pero también es una reacción corporal”.

Los investigadores proponen que podría existir un único circuito que coordina tanto funciones cognitivas –como la atención y la percepción– como procesos fisiológicos básicos, incluidos el flujo de fluidos, la circulación sanguínea y la contracción de los vasos. Un posible candidato para controlar este mecanismo es el sistema noradrenérgico, que regula múltiples funciones cerebrales y corporales mediante el neurotransmisor noradrenalina y que, según estudios recientes, oscila de forma similar durante el sueño normal, concluyen.