¿Por qué algunas personas sufren más el jet lag o tienen dificultades para adaptarse a los turnos nocturnos de trabajo? La respuesta podría estar en un puñado de células cerebrales que actúan como el “director de orquesta” de nuestros ritmos internos.

Un nuevo estudio de la Universidad de Washington en St. Louis revela cómo estas células especiales, llamadas “hub”, coordinan la sincronía del ritmo circadiano y abren el camino a terapias personalizadas para mejorar el sueño y la adaptación a los cambios de horario. Los resultados fueron publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Un reloj diminuto pero fundamental en el cerebro

En el centro del cerebro, dentro del hipotálamo (una pequeña región que regula funciones esenciales como el sueño, el hambre y la temperatura corporal), se encuentra el núcleo supraquiasmático, un pequeño grupo de células que controla el reloj biológico en animales y seres humanos.

Aunque esta estructura contiene miles de neuronas, los investigadores descubrieron que solo una minoría, las llamadas células “hub”, resulta esencial para mantener la sincronización de los ritmos circadianos. Sin estas células clave, el reloj interno pierde la coordinación, lo que puede provocar insomnio, fatiga crónica y otros problemas de salud.

Para llegar a este descubrimiento, el equipo utilizó la innovadora herramienta computacional MITE (Mutual Information and Transfer Entropy), que permite observar cómo se comunican las neuronas en el cerebro vivo.

Si imaginamos el núcleo supraquiasmático como una ciudad, MITE sería como un sistema avanzado de monitoreo de tráfico, capaz de seguir millones de rutas y detectar los puntos donde se concentran las conexiones más importantes.

El equipo, dirigido por Erik Herzog y KL Nikhil, analizó más de 25 millones de conexiones neuronales y la actividad de más de 8.000 células en diecisiete animales, logrando una exactitud superior al 95%. Gracias a esta tecnología, pudieron ver cómo las señales circulan en tiempo real, algo imposible con los mapas tradicionales del cerebro. “MITE captura las conexiones celulares al estudiar cómo fluyen las señales entre células, llevándonos más allá de los mapas anatómicos estáticos”, explicó Nikhil.

El papel de las células “hub” en la red circadiana

Al analizar la red de conexiones, los científicos clasificaron cinco tipos, según cuántas señales envían y reciben. Entre ellas, sobresalen las células “hub”, que funcionan como los grandes distribuidores de información de la red. Son los centros que reparten la señal del “reloj” a todo el sistema, asegurando que cada célula trabaje al ritmo adecuado. Si estas células desaparecen, la sincronía de la red colapsa, como una orquesta que pierde a su director.

El estudio también identificó células “puente”, que suavizan las señales de los nodos principales, y células “sumidero”, encargadas de reunir y transmitir el horario al resto del cuerpo. Estas funciones aseguran un ajuste fino en la comunicación y la precisión del reloj biológico.

Implicancias para el sueño, el trabajo y la vida moderna

Comprender cómo funcionan las células hub abre nuevas posibilidades para tratar problemas de sueño, desfase horario y adaptación a los turnos nocturnos. Por ejemplo, si una persona tiene dificultades para dormir después de un viaje largo, podría deberse a que su red de células “hub” necesita más tiempo para adaptarse. El equipo planea investigar si es posible modular la actividad de estas células con neuroingeniería para ayudar a quienes sufren alteraciones del ritmo circadiano.

KL Nikhil destaca que lo importante no es solo la función de cada célula, sino con quién se comunica dentro de la red. Así, las diferencias individuales, los cambios de estación o los hábitos de sueño pueden modificar la manera en que funciona el reloj interno de cada persona.

La Universidad de Washington en St. Louis considera que este avance permitirá en el futuro ajustar el reloj biológico según el cronotipo personal, la época del año o las exigencias laborales. El descubrimiento de las células “hub” abre la puerta a intervenciones más precisas para sincronizar los ritmos del cuerpo con la vida moderna, mejorando la salud y el bienestar de millones de personas.

¿Alguna vez te preguntaste por qué sentís hambre en plena madrugada, incluso después de cenar? La respuesta podría estar en la actividad de un grupo diminuto de neuronas, capaces de influir en tus deseos de comer cuando el resto del cuerpo espera descanso. Nuevas evidencias científicas revelan que la biología cerebral, guiada por el reloj interno, tiene mucho que decir sobre el apetito nocturno y su efecto en la salud.

Un equipo de investigación del UT Southwestern Medical Center identificó un grupo de neuronas en el núcleo supraquiasmático (NSQ) del cerebro que regula el apetito nocturno y el peso corporal.

El NSQ, considerado el marcapasos circadiano del organismo, aparece como un factor clave para entender por qué los trabajadores nocturnos presentan una mayor prevalencia de sobrepeso, a pesar de consumir una cantidad de calorías similar a la de quienes trabajan durante el día. Este descubrimiento, publicado en la revista Cell Reports, abre nuevas vías para abordar la obesidad.

El papel de las neuronas del NSQ y la grelina

El grupo liderado por Jeffrey Zigman, M.D., Ph.D., y Omprakash Singh, Ph.D., descubrió que ciertas neuronas en el NSQ funcionan como interruptores que pueden encender o apagar la sensación de hambre según el momento del día. Los investigadores utilizaron ratones especiales que permitían activar o desactivar selectivamente estas neuronas.

Cuando activaron este grupo de neuronas durante el periodo de descanso de los animales —es decir, cuando normalmente deberían dormir, alrededor de las 10:00—, los ratones comieron más del doble de lo habitual para ese horario.

En cambio, al desactivar las neuronas en el mismo periodo, los ratones comieron todavía menos que lo normal en ese momento. Esto demuestra que estas neuronas son responsables de controlar el apetito específicamente durante el tiempo de descanso.

Además, durante 15 días seguidos los científicos mantuvieron desactivadas estas neuronas en el horario de descanso y comprobaron que los ratones perdieron alrededor de un 4,3% de su peso corporal. Por el contrario, los roedores sin ninguna alteración en sus neuronas aumentaron cerca de un 2,5% de peso en ese mismo tiempo.

El papel de estas neuronas se relaciona con la acción de la grelina, una hormona que aumenta el hambre y desacelera el metabolismo. La actividad de este pequeño grupo neuronal llega a explicar alrededor del 7% del peso corporal de los animales, lo que, aunque no parezca mucho, puede influir notablemente en la salud general.

En resumen, el estudio muestra que el cerebro regula el apetito y el metabolismo según la hora del día y que pequeñas variaciones en esa regulación pueden sumar o restar peso de forma importante con el tiempo.

Implicaciones para la salud humana y el metabolismo

Este avance podría resultar especialmente relevante en la salud pública. Comer durante la noche se asocia con un mayor riesgo de aumento de peso, patrón más frecuente entre trabajadores nocturnos.

El UT Southwestern Medical Center destaca que estos presentan tasas superiores de obesidad, aunque no ingieren más calorías que quienes mantienen rutinas diurnas, lo cual refuerza la importancia de los ritmos circadianos y la actividad neuronal en la regulación metabólica y del peso.

Investigaciones previas del laboratorio de Zigman ya establecían que algunas neuronas del NSQ responden a la grelina, pero su relevancia en la conducta alimentaria y el peso corporal permanecía sin esclarecer.

El NSQ, como principal regulador de los ritmos circadianos, coordina los ciclos de sueño, alimentación y metabolismo según la luz ambiental, lo que refuerza el valor de este hallazgo para comprender cómo el cerebro integra señales hormonales y temporales para regular el apetito.

Si estos resultados se corroboran en humanos, la intervención sobre este grupo neuronal podría aportar beneficios equiparables a algunos fármacos modernos para la reducción de peso, con potencial para prevenir o tratar el aumento de peso ligado a la alimentación nocturna, según destaca el UT Southwestern Medical Center.

Dormir no es solo una necesidad biológica, sino una parte clave del bienestar diario. De hecho, diversos estudios estiman que el ser humano pasa cerca de un tercio de la vida durmiendo. Lejos de ser tiempo perdido, el sueño es una etapa activa y fundamental: según la Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos (NML, por sus siglas en inglés), durante ese período, el cerebro trabaja intensamente, especialmente en la fase de ensoñación, lo que lo convierte en un pilar esencial para mantenerse saludable y con energía.

Sin sueño, una persona no es capaz de formar o mantener las conexiones en el cerebro que permiten aprender y crear nuevos recuerdos. También es más difícil concentrarse y responder con rapidez.

Un artículo del Instituto Nacional de Salud (NIH, por sus siglas en inglés), titulado “Conceptos básicos del cerebro: entender el sueño” detalla que se trata de un acción importante para varias funciones cerebrales, incluida la forma en que las neuronas (las células nerviosas) se comunican entre sí. El estudio afirma que el cerebro permanece activo mientras una persona duerme, aunque el cuerpo esté en reposo.

Según los NIH, las estructuras del cerebro desempeñan un papel importante durante la somnolencia, en la eliminación de las toxinas que se acumulan mientras se está despierto. En este sentido, hay seis partes del cerebro implicadas. Una de ellas es el hipotálamo.

Se trata de una estructura del tamaño de una almendra situada en las profundidades del cerebro. El hipotálamo alberga el núcleo supraquiasmático, un conjunto de miles de células que reciben información sobre la exposición a la luz directamente de los ojos y controlan su ritmo de comportamiento. Así afectan el sueño y la vigilia. Esta es la encargada de señalar, por la cantidad de luz, si es hora de descansar o estar en alerta.

La segunda parte importante en el proceso de sueño es el tronco encefálico. Se sitúa en la base del cerebro y se comunica con el hipotálamo para controlar las transiciones entre la vigilia y el sueño.

En este caso, las células promotoras del sueño, dentro de estas dos estructuras, generan una sustancia química cerebral llamada ácido gamma-aminobutírico, el principal neurotransmisor inhibidor del cerebro encargado de reducir la actividad de los centros de vigilia.

Junto a estos componentes se encuentra la glándula pineal. Se encuentra entre los dos hemisferios cerebrales y recibe señales del núcleo supraquiasmático y aumenta la producción de la hormona melatonina, que ayuda a inducir el sueño una vez que se apagan las luces.

Estas estructuras actúan durante la transición entre la vigilia y el sueño, llamada fase no REM. Según el NIH, durante ese periodo se dan tres fases diferentes: los latidos del corazón, la respiración y la ralentización de los movimientos oculares. Asimismo, los músculos se relajan con contracciones ocasionales.

En la segunda etapa del sueño no REM, las ondas cerebrales se ralentizan, al mismo tiempo que la temperatura corporal disminuye y los movimientos oculares se detienen.

En tanto, en la tercera fase, que es el periodo de sueño profundo necesario para sentirse renovado por la mañana, la frecuencia cardiaca y la respiración disminuyen a niveles bajos. Esto genera que los músculos se relajen por completo.

La fase final del ciclo de sueño se repite varias veces durante el descanso. Según el NIH, se produce unos 90 minutos después de quedarse dormido y es cuando los ojos se mueven rápidamente de un lado a otro detrás de los párpados cerrados.

Durante esta fase, las ondas cerebrales se aproximan a la observada durante la vigilia. La respiración se vuelve más rápida e irregular y la frecuencia cardiaca y la tensión arterial aumentan.

El tronco encefálico desempeña un papel especial durante el sueño REM. Este se encarga de enviar señales para relajar los músculos esenciales para la postura corporal y las extremidades, de este modo no se producen movimientos bruscos durante los sueños.

Asimismo, se activa una zona llamada tálamo. Esta estructura actúa como regulador de la corriente eléctrica y controla la información recibida por los sentidos hasta que llega a la corteza cerebral, que procesa e interpreta la información.

Si bien el cerebro es el protagonista del sueño, los especialistas afirman que este afecta a casi todo tipo de tejidos y sistemas del organismo, desde el corazón y los pulmones hasta el metabolismo, la función inmunitaria, el estado de ánimo y la resistencia a las enfermedades.