El sueño profundo rompe la sincronía entre la respiración y la actividad cerebral, afirma un estudio

Dormir parece un proceso simple, pero mientras el cuerpo descansa el cerebro atraviesa una compleja secuencia de estados fisiológicos. En las fases más profundas del descanso ocurren cambios importantes en la actividad neuronal y en funciones básicas como la respiración.

Ahora, un estudio realizado por científicos del Center for Discovery and Innovation de Hackensack Meridian Health, en Estados Unidos, descubrió que en ese momento ambos procesos pueden dejar de estar sincronizados.

Los experimentos en ratones mostraron que, durante esta etapa del sueño, la actividad cerebral en regiones vinculadas con el control del movimiento y la dopamina funciona de manera relativamente independiente del ritmo respiratorio.

Este fenómeno, denominado desacoplamiento, no se observó con la misma intensidad en otras fases del ciclo de sueño ni durante la vigilia. El hallazgo, publicado en la revista The Journal of Neuroscience, aporta una nueva pieza al rompecabezas de cómo interactúan el cerebro y los ritmos fisiológicos del cuerpo.

Cómo se investigó la relación entre respiración y cerebro

Para estudiar este fenómeno, los investigadores registraron simultáneamente dos tipos de señales en ratones: la actividad eléctrica del cerebro y los patrones respiratorios. Esta estrategia permitió observar en tiempo real cómo se coordinan —o se desacoplan— ambos ritmos biológicos según el estado fisiológico del organismo.

El análisis se centró en varias regiones cerebrales vinculadas al control del movimiento y a funciones regulatorias. Entre ellas se incluyeron los ganglios basales, que participan en la coordinación motora; la sustancia negra, una estructura clave en la producción de dopamina y en la regulación del movimiento; y la corteza motora primaria, responsable de planificar y ejecutar acciones voluntarias.

Las mediciones se realizaron en diferentes estados del cerebro para comparar los patrones observados. Los científicos analizaron la actividad durante la vigilia, en el sueño no REM —la etapa más profunda del descanso—, en el sueño REM y también bajo anestesia inducida con ketamina.

Esta comparación permitió identificar cómo cambia la interacción entre la respiración y la actividad neuronal según la fase del ciclo de sueño o el estado de conciencia.

Cambios en la relación entre respiración y ondas cerebrales

Los resultados mostraron que la relación entre respiración y actividad neuronal cambia notablemente según el estado del cerebro. Durante el sueño no REM, especialmente en los momentos dominados por ondas delta lentas, la independencia entre ambos ritmos fue mucho más marcada.

Las ondas delta —que oscilan aproximadamente entre 0,5 y 2 hercios— son características del descanso más profundo y reflejan un estado de actividad cerebral lenta y sincronizada. En esa etapa, los investigadores detectaron que la respiración y las señales eléctricas del cerebro dejan de seguir un patrón común.

En condiciones normales ambos sistemas funcionan como dos músicos que siguen el mismo compás: el ritmo respiratorio y la actividad cerebral mantienen cierta coordinación. Durante el sueño profundo, en cambio, cada uno parece seguir su propio tempo, como si los músicos tocaran de manera independiente.

En contraste, durante la vigilia, el sueño REM y bajo anestesia con ketamina, la sincronía entre ambos procesos era más evidente. Esto sugiere que la coordinación entre los ritmos del cuerpo y la actividad neuronal cambia de forma dinámica según el estado fisiológico.

Al mismo tiempo, el equipo observó que durante el sueño profundo aumentaba la sincronización entre la sustancia negra y la corteza motora primaria. Este fenómeno indica que la comunicación interna entre regiones cerebrales podría intensificarse mientras el vínculo con el ritmo respiratorio se debilita.

Diferencias entre sueño profundo y anestesia

Otro resultado interesante surgió al comparar el sueño con la anestesia. Aunque ambos estados pueden compartir ciertos patrones cerebrales, no son equivalentes desde el punto de vista fisiológico.

Cuando los ratones fueron anestesiados con ketamina, el acoplamiento entre la respiración y la actividad neuronal aumentó en la sustancia negra, mientras que en la corteza motora primaria los cambios fueron menos pronunciados. Esto indica que cada región del cerebro responde de manera distinta dependiendo del estado general del organismo.

En otras palabras, la relación entre respiración y actividad cerebral no es uniforme, sino que depende tanto del área neuronal como de la condición fisiológica.

Implicaciones para enfermedades neurológicas

Los investigadores señalan que comprender esta interacción podría aportar información valiosa para estudiar enfermedades donde se ven alterados tanto el sueño como la respiración.

Un ejemplo importante es la enfermedad de Parkinson, en la que la sustancia negra —una de las regiones analizadas— se deteriora progresivamente. Los pacientes con este trastorno suelen presentar dificultades motoras, alteraciones del sueño y cambios en la regulación de funciones corporales.

Comprender cómo los estados cerebrales influyen en la relación con ritmos fisiológicos como la respiración podría ayudar a explicar algunos de estos síntomas y orientar futuras investigaciones clínicas.

Perspectivas para la anestesia y la investigación del sueño

El hallazgo también podría tener implicaciones en el campo de la anestesiología. Analizar cómo se sincronizan —o se desacoplan— la respiración y la actividad neuronal podría mejorar la forma en que se monitorea la profundidad anestésica durante procedimientos médicos.

El equipo dirigido por la investigadora Bon-Mi Gu sostiene que comprender con mayor precisión estos mecanismos permitirá avanzar en el estudio de los circuitos cerebrales responsables de coordinar funciones vitales.

Aunque los resultados provienen de experimentos en animales, aportan pistas relevantes sobre cómo el cerebro organiza su actividad durante el descanso profundo.

En última instancia, explorar cómo se relacionan los ritmos del cerebro con los del cuerpo permite comprender mejor el delicado equilibrio que sostiene funciones esenciales como el sueño, la respiración y el control del movimiento.

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