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| César Carrillo Trueba y Fructuoso Ayala |
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… la danza que sueña la tortuga...”
Federico García Lorca
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La manera en que duermen los animales es tan diversa
como éstos. Hay algunos que duermen de forma intermitente y ligera, aprovechando pequeños lapsos del día o de la noche para dormir, y despiertan repentinamente. Su sueño es relativamente ligero y corto. Es probable que ello se deba al peligro que corren estos animales de ser devorados, que sea algo establecido por medio de una relación presa-depredador, ya que por lo general, aquellos animales que sufren depredación tienden a dormir de manera ligera e intermitentemente. Aunque también hay otros factores que pueden influir sobre la manera de dormir. Uno de ellos es el medio en que viven. Por ejemplo, los animales terrestres que viven en madrigueras seguras tienden a dormir más profundamente que aquellos que duermen a la intemperie.
Los animales que duermen tanto de día como de noche, de manera intermitente, se les llama polifásicos, y se conocen como monofásicos aquellos que duermen en un periodo determinado del día. El ser humano pertenece a estos últimos, ya que concentra su sueño durante la noche y pasa el resto del día despierto. Asimismo, se han marcado diferencias entre aquellos animales que aparentemente sólo presentan la fase de sueño lento y los que poseen también sueño paradójico o MOR —conocido también como REM (del inglés Rapid Eye Movements) (ver recuadro).
Sin embargo, en la naturaleza existen muchos factores que modifican la manera de dormir.
Dormir como oso
Los mamíferos ocupan muy diversos hábitats. La mayoría de ellos vive en la tierra, algunos en el agua y otros vuelan. Por una parte podemos decir que el sueño es un fenómeno que se manifiesta de manera constante en todos los mamíferos a pesar de que vivan en medios completamente diferentes. Se pueden encontrar diferencias de tipo cuantitativo, pero el sueño siempre está presente.
Por ejemplo, se podría pensar que en los murciélagos, por el hecho de dormir colgados, el sueño paradójico no está presente. No obstante, los estudios realizados por Brebbia y Paul en 1969, muestran que en unas cuantas especies de mamíferos voladores (Eptesicus fuscus y Myotis lucifugus) el sueño paradójico se presenta de la misma manera que en el resto de los mamíferos.
Por otra parte, los datos obtenidos en estudios de sueño en mamíferos que habitan el agua, han resultado bastante interesantes. Por ejemplo, algunas especies de delfines como Tursiops truncatus, si bien presentan sueño conductual como el resto de los mamíferos, desde el punto de vista electrofisiológico, cuando se registra la eléctrica, da la impresión de que sus hemisferios cerebrales se comportan como cerebros independientes, ya que cuando se está registrando ensueño, uno de los hemisferios presenta actividad lenta, característica de la fase de sueño lento, mientras que el otro hemisferio presenta una actividad desincronizada, es decir, rápida y de baja amplitud, que más bien podría correlacionarse con el estado de vigilia. Es probable que mientras un hemisferio duerme para cumplir las funciones que desempeña el sueño, el otro hemisferio está despierto, manteniendo al animal alerta por los peligros que lo acechan, o bien, por qué no pensar que en un momento determinado ese hemisferio cerebral pudiera entrar en periodos de sueño paradójico. Esta es una suposición difícil de afirmar.
Se requieren todavía de estudios adicionales para saber si el que presenta una actividad rápida está despierto o si en un momento determinado entra en sueño paradójico mientras el otro hemisferio cerebral está en sueño lento. Este fenómeno también se ha observado en una especie de foca (Callorhinus ursinus).
Sueño en las alturas
Cuando se estudia el sueño en aves se observa tanto la fase de sueño lento, como la fase de sueño MOR. Sin embargo, las aves tienen una característica muy especial: poseen un sueño lento que puede ser considerado normal, a no ser por la ausencia de husos de sueño que se presentan normalmente en los registros electrofisiológicos en mamíferos. Fuera de esto, el sueño paradójico aparece con todas las características del sueño paradójico de los mamíferos (actividad cerebral rápida, movimientos oculares, disminución de la actividad muscular, etcétera). La primera peculiaridad de esta fase de sueño es su duración: cerca de ocho segundos. La segunda, que se puede ver como una compensación a tan pequeña duración es su frecuencia; en algunas aves se presenta más de 200 veces al día y en ciertas especies llega a presentarse más de 400 veces al día. El significado funcional de tan breve lapso de sueño MOR no se ha entendido. Algunos investigadores consideran que esto se debe a que durante el sueño MOR se pierde el tono muscular, lo que puede ocasionar en un ave perchada sobre una rama, una peligrosa caída. Por ello, lo que observamos es que el sueño MOR dura justo el tiempo que un ave se va hacia adelante en caída, sin llegar a caer de la rama, como cabecear en un camión. Esto lo hemos observado nosotros aquí en el laboratorio, en un perico (Aratinga canicularis).
Hay quienes piensan que esta pequeña caída hace que se estimulen de manera intensa los órganos relacionados con el control del equilibrio, los cuales al recibir una información tan intensa, estimulan también de igual manera el centro de la vigilia, provocando que el animal despierte. Sin embargo, existen datos que contradicen esta hipótesis. En un experimento en el que se les proporciona apoyo suficiente sosteniéndoles la cabeza, esto es, eliminando esas condiciones donde existiría estimulación de los órganos que regulan el equilibrio, estas aves de todas maneras tienen un sueño paradójico de muy corta duración. Es más factible pensar que existen factores genéticos ya muy establecidos, que marcan la duración de las diferentes fases del sueño.
Las aves se pueden catalogar como animales cuyo sueño paradójico dura unos cuantos segundos. Este es un fenómeno bastante interesante si se piensa que algunas aves pasan horas o días volando, sin tocar el suelo o posarse sobre alguna rama. Conociendo los periodos tan cortos que dura el sueño paradójico, se puede intuir que este fenómeno se presenta inclusive cuando están volando. Es posible que las aves puedan dormir en momentos en que detienen unos instantes el movimiento de las alas, y planean; cuando van planeando se presenta el sueño paradójico. Esto se podrá comprobar algún día, cuando se logre hacer un estudio de tipo telemétrico, registrando a las aves durante el vuelo.
Finalmente, otra característica del sueño MOR de las aves es que, con excepción de una especie reportada por Dewasmes en 1965, éstas no presentan una atonía muscular total, como los mamíferos.
Sueño a sangre fría
El estudio del sueño en reptiles presenta una gran cantidad de contradicciones que surgen sobre todo por cambios de la actividad eléctrica del cerebro durante los periodos de vigilia y sueño conductual que son diferentes a los exhibidos por aves y mamíferos. A partir del estudio de la actividad cerebral de estos vertebrados, muchos autores llegan a la conclusión de que los reptiles no tienen las fases de sueño descritas en aves y mamíferos, e inclusive se atreven a concluir que no duermen, que no tienen sueño, que los periodos de reposo y actividad que presentan deben ser catalogados como algo diferente al sueño y a la vigilia. Afirman que más bien se trata de reposo, de inactividad. Yo creo que es una conclusión un poco equivocada, puesto que la actividad que se registra por los medios que ahora conocemos y que utilizamos, como es el electroencefalógrafo, provienen del cerebro, y se sabe que el sueño lento surge de una interrelación funcional entre la neocorteza, que es una adquisición filogenéticamente reciente, y algunas estructuras subcorticales. Los reptiles no tienen neocorteza bien desarrollada, de tal manera que no hay por qué esperar que presenten una actividad lenta durante el equivalente al sueño lento.
Desde un punto de vista conductual y analizando otros parámetros electrofisiológicos diferentes a la actividad eléctrica cerebral, podemos aportar datos que nos llevan a pensar que existen los equivalentes al sueño lento y paradójico. Por ejemplo en reptiles, al hacer un registro de la actividad cardiaca se observa que al pasar de la vigilia al reposo, que puede ser el equivalente a sueño lento, desciende la frecuencia cardiaca tal como sucede al pasar de la vigilia al sueño lento en aves y mamíferos. Lo mismo se puede decir tanto de la respiración, que presenta la misma secuencia, como de la actividad muscular. El patrón electroencefalográfico que presentan algunas tortugas ha sido homologado con el sueño lento de los mamíferos por Hanigan en 1974.
Desde un punto de vista conductual se observa algo semejante a lo que se presenta durante el sueño MOR en aves y mamíferos. los reptiles se la pasan completamente inmóviles y después de cierto tiempo aparecen las manifestaciones motoras características de esta fase (como son los movimientos oculares, sacudidas musculares en general, aceleración cardíaca y respiratoria). Esto ha sido reportado por varios investigadores soviéticos que trabajaron con tortugas (Emys orbicularis).
Por otro lado, en estudios que analizan la capacidad para responder a los estímulos del medio ambiente, se ha observado que cuando aves y mamíferos pasan de vigilia a sueño lento, su capacidad para responder disminuye. Esto es, que se requieren estímulos más intensos para despertar al animal, para que éste responda. Lo mismo sucede en los reptiles. Cuando pasan de la vigilia al reposo, se necesitan estímulos cada vez más intensos para hacerlos responder. Este es otro indicio de la presencia de sueño en los reptiles. Existen datos de tipo morfológico que muestran la presencia de núcleos reguladores del ciclo sueño-vigilia en los reptiles. Inclusive tenemos datos de tipo químico, ya que se han identificado posibles neurotransmisores en aquellos núcleos que se sabe que en mamíferos regulan el ciclo sueño-vigilia. Es por todo esto que pensamos que hay datos suficientes para considerar que en reptiles ya se presenta tanto el equivalente de sueño lento, como el de sueño paradójico. Los anfibios y peces son aún más polémicos. Estos animales viven en medios húmedos o completamente en el agua y técnicamente es un poco difícil obtener información de tipo electrofisiológico. Aun así, existen datos que apoyan la idea de la presencia de las dos fases de sueño en peces y anfibios. Por ejemplo, en un grupo de ranas se ha observado que en cierto momento entran en reposo y que durante ese periodo existen pequeños lapsos de actividad motora que podrían ser atribuidos a la presencia de sueño paradójico.
En peces existen cuando menos datos obtenidos por dos grupos de investigadores, que muestran que en un momento determinado, ciertas especies entran en un periodo prolongado de reposo que podría ser el equivalente al sueño lento. En el transcurso de ese periodo se presentan manifestaciones motoras, como son el incremento de la actividad muscular, y hasta movimientos oculares. Si en ese periodo estimulamos a los peces, por ejemplo, tocándolos, no responden. Inclusive pueden ser cargados dentro del agua y no despiertan hasta que se ponen en contacto con el aire. Esto indica que su capacidad para reaccionar está reducida, es decir, que el umbral para despertar está muy elevado, al igual que sucede en mamíferos durante esa fase de sueño.
Evolución del sueño
Retrasar la evolución del sueño no es fácil. La dificultad para encontrar el origen de éste radica en el hecho de que se trata de un proceso netamente funcional. Es imposible encontrar un indicio que date de millones de años, hallar elementos objetivos que nos den cierta información. No es lo mismo cuando se hace un estudio anatómico, ya que en este caso sí podemos encontrar restos de animales que nos han precedido. No obstante, indirectamente sí podemos encontrar cierta información útil. Por ejemplo, si partimos de la suposición de que el sueño apareció paralelamente con los procesos que regulan la temperatura, sabemos que los animales que regulan su temperatura tienen un patrón especial de distribución de ciertos canales en los huesos. Se sabe también que existen restos fósiles de huesos de dinosaurios y aparentemente su estructura es muy semejante a la que presentan los vertebrados homeotermos. Así se puede inferir que estos enormes vertebrados ya extintos presentaban un tipo de sueño semejante al de aves y mamíferos actuales.
De esta manera, siguiendo la evolución del sueño desde vertebrados más primitivos hasta los mas evolucionados, desde peces hasta mamíferos —incluyendo al hombre—, podríamos hacer un análisis de la evolución que siguieron de manera independiente o simultáneamente las dos fases que constituyen el sueño, es decir, el sueño lento y el sueño paradójico.
Actualmente sabemos que estos dos tipos de sueño se generan en regiones encefálicas diferentes, y que son desencadenadas por substancias químicas diferentes, por neurotransmisores distintos. Existe cierta discusión en torno a cuál fase es filogenéticamente más antigua y cuál de ellas apareció más recientemente. Algunos investigadores consideran que el sueño paradójico es una fase filogenéticamente reciente, argumentando que cuando se compara el sueño de los mamíferos, se observa que de los tres grupos de mamíferos actuales (placentarios, marsupiales y monotremas), solamente los dos primeros presentan las dos etapas de sueño (lento y paradójico), mientras que los mamíferos considerados más primitivos presentan únicamente sueño lento. Esto ha conducido a ciertos investigadores a pensar que el sueño paradójico apareció después de que se separaron los monotremas de los marsupiales y los placentarios, esto es, en el momento de la aparición de placentarios y marsupiales, que son los mamíferos más avanzados.
Ahora bien, el hecho de que esta fase de sueño esté presente también en las aves, cuyo origen se remonta a un antecesor de donde también surgieron los mamíferos y reptiles actuales, conduce a pensar que el sueño paradójico ya existía antes de la aparición de los mamíferos monotremas. Además, la conclusión relacionada con la ausencia de sueño paradójico en este grupo de mamíferos primitivos, fue obtenida del estudio de individuos pertenecientes a una sola especie y sin observar la conducta exhibida durante el reposo.
Aunque es cierto que la presencia de sueño lento y paradójico en aves y mamíferos se puede explicar, ya sea como el resultado de un origen filogenético, o bien, como una convergencia evolutiva producto de la adquisición de caracteres comunes, tales como homeotermia, estructura cardiaca y complejidad del sistema nervioso central.
Sin embargo, existe una gran cantidad de información que contradice esta opinión. Desde el punto de vista anatómico se sabe que las estructuras que intervienen en la regulación del ciclo sueño-vigilia, y sobre todo aquellas relacionadas con el sueño paradójico, se encuentran a nivel del tronco cerebral. El tronco cerebral es una prolongación de la médula espinal, una de las partes encefálicas más primitivas, que está presente desde peces hasta humanos. Esto contradice la hipótesis ya mencionada y apoya la opinión contraria, a saber, que el sueño paradójico es la fase filogenética más antigua, y que se encuentra desde peces hasta el humano. Inclusive se sabe que el sueño lento surge por una interrelación funcional entre las partes más recientes del cerebro, como es la neocorteza, y algunas estructuras encefálicas, de tal manera que, desde el punto de vista anatómico, el sueño lento se puede considerar como una adquisición filogenética reciente.
En diversos estudios de anatomía comparada han sido observadas en el tronco cerebral de los reptiles, estructuras relacionadas funcionalmente con la regulación del ciclo sueño-vigilia en mamíferos.
Por otro lado, tenemos las evidencias de neurotransmisores en estas mismas regiones, en reptiles. Se sabe que en vertebrados superiores en los núcleos del Rafe se presenta la serotonina, neurotransmisor que ha sido relacionado con la regulación del ciclo sueño-vigilia; bueno, pues éste ha sido observado en reptiles y también se han identificado catecolaminas en los núcleos del Locus. Además, en experimentos de farmacología en los que se inhibe la síntesis de estos neurotransmisores, se presentan en el ciclo sueño-vigilia de los reptiles, efectos similares a los observados en mamíferos. Existen otros datos obtenidos en estudios de ontogenia del sueño que tienden a apoyar la idea de que el sueño paradójico es más antiguo que el sueño lento. En el transcurso del desarrollo ontogenético, durante el proceso de maduración cerebral, —una vez que el encéfalo alcanza cierta madurez que permita el registro de la actividad cerebral—, se ha observado que antes del nacimiento, en el útero, el sueño paradójico aparece primero y posteriormente el sueño lento. Esta última fase se presenta solamente una vez que el cerebro ha alcanzado determinado desarrollo, cierta maduración, lo que podría ser correlacionado con el desarrollo que alcanza el encéfalo en el transcurso de la evolución de los vertebrados. Aunque esta relación está basada en una idea un tanto polémica, de que la ontogenia recapitula la filogenia, es posible considerarla como un indicio de que el sueño paradójico es más antiguo que el sueño lento.
A partir de la información que se ha analizado, se puede considerar que en todos los vertebrados, aparte de la vigilia, existen dos tipos de sueño, cuyas manifestaciones se van haciendo complejas en el transcurso de la evolución, culminando con la fase de sueño lento o ligero y la fase de sueño paradójico o de movimientos oculares rápidos (MOR) de los vertebrados superiores.
En conclusión, se puede proponer un esquema de la evolución filogenética del sueño en los vertebrados (ver figura 1), que se puede resumir de la siguiente manera. Los vertebrados poiquilotermos (peces, batracios y reptiles) presentan dos fases de sueño:
Sueño pasivo. Durante esta fase los animales permanecen inmóviles y con los ojos cerrados (cuando tienen párpados, por supuesto). Este tipo de sueño se desarrolla dando origen al sueño lento de los vertebrados homeotermos (aves y mamíferos).
Sueño activo. Durante esta fase hay manifestaciones motoras generalizadas, con o sin movimientos oculares, y de este tipo de sueño se va a originar el sueño paradójico o MOR de aves y mamíferos.
El sueño y sus enigmas
La función del sueño sigue siendo un enigma. Con el objetivo de entender este misterio, el sueño ha sido estudiado con diferentes métodos. Se han realizado estudios en humanos, tomando en cuenta hallazgos de tipo clínico, y en animales se ha obtenido información en experimentos, por medio de lesiones en diferentes partes del encéfalo, observando los efectos ocasionados sobre el ciclo sueño-vigilia. También se han estudiado algunos aspectos del sueño con métodos de tipo farmacológico, bioquímico, etcétera. Sin embargo, a pesar de la gran profusión de estudios en los últimos años, nadie ha podido contestar todavía esta pregunta. Nadie sabe bien para qué sirve dormir.
Uno de los posibles métodos para encontrar la clave de esta cuestión es la elaboración de un estudio comparativo en los vertebrados, es decir, hacer un estudio filogenético del sueño. Pensamos que de esta manera podríamos encontrar alguna información clave para entender el papel funcional del sueño. Es posible aprovechar la dirección que ha seguido la naturaleza en el transcurso de la evolución, es decir, a partir de los peces y hasta el humano, el encéfalo se ha ido complicando progresivamente. Esto significa que animales relativamente primitivos tienen conjuntos neuronales menos complejos y en menor cantidad. En ellos están ausentes algunos de esos núcleos que en animales más complejos pueden oscurecer los efectos producidos por una lesión determinada que supuestamente es específica. Tal vez el aborde filogenético del sueño podría aportar información importante para entender algún día, no sólo el papel funcional del sueño, sino inclusive ese extraño fenómeno psicofisiológico, aún no bien entendido: el de las ensoñaciones. Tan importante en el ser humano, y que probablemente también se presente en diferentes grupos de animales. En una línea de investigación que puede resultar verdaderamente importante. Además, como dice usted, a quién no le gustaría saber que sueñan las tortugas.
Fructuoso Ayala, Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México.
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César Carrillo Trueba
Facultad de Ciencias,
Universidad Nacional Autónoma de México.
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cómo citar este artículo →
Carrillo Trueba, César. 1993. El sueño de las tortugas. Entrevista con Fructuoso Ayala. Ciencias, núm. 30, abril-junio, pp. 42-49. [En línea].
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