Fisiología del Ciclo Vigilia – Sueño

Introducción
Desde tiempos atrás se cree que los ancianos en general duermen menos que la población más joven. Esto se debe a la evolución normal de la duración del tiempo total de sueño ligado al aumento de la edad. Cuando se nace se duerme diariamente alrededor de 20 horas, un adulto joven en promedio duerme de 7 a 9 horas y pasados los setenta años se espera que se duerma entre 4 a 6 horas diarias. Hay que tener en cuenta que las necesidades y el esfuerzo físico diario cambian con la edad.
Actualmente se pueden clasificar los individuos adultos en varios tipos según la necesidad de sueño o mejor el tiempo de duración total de sueño requerido para recuperarse y sentirse bien al día siguiente. La población adulta se distribuye en forma de campana de Gauss según la necesidad de horas de sueño. Existen los adultos que duermen normalmente entre 7 y 9 horas diarias, con un promedio de 8.5 horas. Los sujetos que duermen entre 4 y 6 horas que corresponden a una minoría y los que requieren entre 9 y 12 horas de sueño que son un grupo un poco mayor que el anterior. En los extremos de estos grupos se encuentra una población que de manera patológica duerme menos de 4 horas o más de 12 horas con graves consecuencias para su bienestar físico y mental. Vale aclarar que el tiempo de duración total de sueño varia con la edad, siendo mayor en los recién nacidos y menor en los ancianos. En el año 2001 la National Sleep Foundation en su encuesta anual de salud y sueño en los Estados Unidos encontró que los norteamericanos duermen poco, se divierten menos y trabajan más. Prácticamente se concluye que no tienen tiempo para dormir.
Para entender el diagnóstico y manejo actual de los trastornos del sueño, es necesario recordar elementos básicos de la fisiología y neuroanatomía del sueño.  Según Chesson et al se conoce que la gran mayoría de los médicos reciben durante el pregrado escasamente entre una  hora y dos horas de clases formales o conferencias magistrales sobre los trastornos del sueño, lo cual desde cualquier punto de vista es insuficiente. Situación similar se encuentra en estudiantes de medicina latinoamericanos de ultimo semestre en estudio presentado en el World Sleep Odyssey "Physiological Basis of Sleep Medicine" en Punta del Este por los miembros de la Red Latinoamericana de Educación en Sueño en el 2001.
Los mecanismos normales y fisiopatológicos relacionados con el dormir, para que una persona concilie el sueño o se mantenga en estado de vigilia se conocen cada vez mejor.   En la actualidad se piensa por una parte, que existen sustancias cerebrales inductoras del sueño, principalmente la serotonina, acetilcolina y GABA y en segundo lugar, otras sustancias que ayudan a mantener la vigilia denominadas catecolaminas: adrenalina, noradrenalina y dopamina.
Neurotransmisores y moduladores del ciclo vigilia sueño 
En la regulación del ciclo vigilia - sueño intervienen numerosas sustancias.
Serotonina (5-HT)
La destrucción de células ricas en 5-HT a nivel de los núcleos del rafé dorsal, provoca inicialmente insomnio que va, sin embargo, seguido de una recuperación lenta del sueño. Michel Jouvet en su hipótesis plantea que la serotonina es el probable neurotransmisor durante la vigilia que facilita la síntesis y la liberación de las sustancias hipnógenas necesarias, tanto para el sueño profundo, como para el sueño MOR.
Catecolaminas
La noradrenalina y la dopamina juegan un papel importante en el estado de vigilia y en el sueño MOR.  La concentración de noradrenalina, por ejemplo, es alta a nivel del locus cerúleos, que controla el sueño MOR. La acetilcolina, cuya acción se opone a la de las catecolaminas, es importante para el desencadenamiento y mantenimiento del sueño MOR y al parecer ejerce un papel modulador. La escopolamina, otra antagonista de las catecolaminas, aumenta la latencia del sueño MOR, mientras que los colinérgicos reducen esta latencia y aceleran así el establecimiento del sueño MOR.  El modelo de Hosbon describe la interacción entre las catecolaminas y la acetilcolina:  el sueño MOR / NoMOR es el resultado de la interacción entre grandes células colinérgicas del tegmento y las neuronas noradrenérgicas del locus cerúleos.
GABA
El ácido gamma - aminobutírico (GABA) es un neurotransmisor inhibidor,  presente en aproximadamente el 30 - 40% de las células cerebrales. 
El ritmo vigilia - sueño
Todos los organismos vivos tienen su propio ritmo de actividad y reposo. Muy a menudo, estos ritmos se desencadenan por los ciclos naturales, tales como la sucesión del día y de la noche, el llamado ciclo luz - oscuridad.  Las estaciones del año y también el ciclo de las mareas.  El ritmo del despertar y del sueño no está tan ampliamente difundido como el ritmo de actividad - reposo.  Por supuesto, se superpone a éste, pero aparece relativamente tarde en la evolución de los vertebrados.  Su existencia en los invertebrados no se ha establecido de manera definitiva.
Por otra parte, existen dos sistemas neuroanatómicos que sirven de sustrato al ciclo vigilia - sueño en los humanos.  El primero denominado Sistema Inductor del Dormir y el segundo Sistema Inductor de la Vigilia, se interrelacionan sincrónicamente de forma bastante precisa, hora tras hora y día tras día en el organismo. El sistema que induce la vigilia, mantiene los estados de alerta y garantiza la capacidad de concentración. Por otro lado, el sistema que induce el dormir produce la aparición de los diferentes estadios o fases de sueño.  Ambos sistemas están perfectamente sincronizados y para lograr un funcionamiento adecuado requieren de la maduración del Sistema Nervioso Central (SNC) durante los primeros años de vida.
El niño gasta entre 12 y 18 meses en aprender a mantener la bipedestación y requiere un tiempo mayor para lograr un patrón de sueño de características adultas, el cual se consigue aproximadamente a los 3 años de edad.  Este patrón de sueño adquirido es sensible a factores ambientales y situacionales, por ejemplo, los turnos de trabajo nocturnos son circunstancias que producen una desestructuración de los mecanismos mencionados y llevan a un funcionamiento inadecuado.  Es la llamada desincronización circadiana según lo escribe Daan.
Los mecanismos neurofisiológicos que inducen los estados de vigilia tienen su sustrato anatómico en el Sistema Reticular Activador Ascendente (SARA).  Allí se encuentra  el Locus Cerúleos,  localizado en el piso del cuarto ventrículo.  Este núcleo gris central muy pequeño tiene la mayor cantidad de células noradrenérgicas ubicadas en el SNC. Estas neuronas se interconectan hacia arriba con la mayor parte de la corteza cerebral y hacia abajo en forma difusa con el tronco cerebral.  Se puede decir, que este pequeño núcleo gris central funciona como un bombillo, gobernado por un ritmo circadiano, que lo hace encender y apagar según la presencia de oscilaciones circadianas, con ciclos infradianos de aproximadamente dos horas de duración. Borbely plantea que el Locus Cerúleos tiene un ritmo circadiano durante el día, el cual se correlaciona bastante bien con la Curva de Temperatura Corporal Central, es decir, cuando aumenta la temperatura, el Locus Cerúleos aumenta su actividad metabólica produciendo mayor cantidad de catecolaminas y lo contrario.  Lo anterior ayuda a inducir estados de menor o mayor alerta.  Se conoce por estudios realizado con Tomografía por Emisión de Positrones (PET) su mayor o menor metabolismo durante el ciclo vigilia sueño. Se sabe por ejemplo, que el ritmo de descarga de catecolaminas ocurre con una ciclicidad de alrededor de dos horas, correspondiendo la mayor producción catecolaminérgica con las horas de mayor hipertermia corporal. Si se correlacionan estos datos con la curva de temperatura corporal central, medida a nivel rectal y la curva de atención, se encuentra que a menor temperatura menor actividad del Locus Cerúleos y lo contrario. Esto explica que los períodos de mantenimiento de la atención oscilen durante el día, existiendo períodos diurnos de mayor capacidad de atención como son las 11 horas y las 17 horas y momentos de menor capacidad de concentración como ocurre entre las 3 y las 5 horas y alrededor de las 14 horas. Estos datos se correlacionan de manera directa con la presencia de picos de mayor o menor temperatura corporal central.
Por otra parte, el Sistema Inductor del Dormir tiene su asiento en los núcleos grises posteriores del tronco cerebral.  Estos núcleos se conectan con gran parte de la corteza cerebral y con el Has Medial Frontal.  Por medio de este sustrato neuroanatómico, se produce el efecto contrario al estado de vigilia, es decir, se induce el dormir o sueño. Aquí tienen papel central los núcleos grises del Rafé Dorsal secretores de serotonina y el Núcleo Giganto Celular de la Formación Reticular productor de Acetilcolina. Este núcleo Giganto Celular se encuentra junto al Locus Ceruleus y es productor de acetilcolina, produciendo una modulación a la actividad de estas celulas noradrenérgicas, en estrecha comunicación neuronal. Vea Figuras No. 1 y 2.
Figura No. 1. Estructuras neuroanatómicas relacionadas con el ciclo Vigilia - Sueño

Tomada de www.sleephomepage.org/sleepsyllabus/sleephome.html
Figura No. 2. El Locus Coeruleus

Tomada de www.sleephomepage.org/sleepsyllabus/sleephome.html
Para mayor complejidad en el entendimiento de estos mecanismos, existen factores internos y externos que influyen directamente en el ciclo vigilia - sueño, como son los relojes externos. El ciclo luz - oscuridad al que  se ven sometidas las personas día a día, las diferentes claves sociales como el horario de las comidas, horarios laborales y escolares son también algunos ejemplos. 
Neuroanatomía de las estructuras del SNC implicadas en la fisiología del sueño
La regulación neuronal del ciclo vigilia - sueño se efectúa a través de dos sistemas antagónicos: Un sistema que activa el estado de vigilia por medio de la formación reticulada ascendente y los núcleos del hipotálamo posterior ventral y un sistema que favorece el sueño al inactivar el sistema de vigilia: medula oblonga, núcleo del haz solitario, núcleo del rafé, hipotálamo ventromediano y núcleos preóptico del hipotálamo. La evolución cíclica de la secreción de los neurotransmisores a nivel de los distintos núcleos de los dos sistemas antagonistas conduce, alternativamente, al  estado de vigilia y al estado de sueño.