El tamaño de la pupila ofrece una ventana que abre los ojos en el sueño profundo

Un nuevo estudio encuentra que el sueño profundo se correlaciona con un tamaño de pupila más pequeño en ratones.

Fuente: Petr Novák / Wikipedia Commons

Es comúnmente conocido que el tamaño de la pupila fluctúa en respuesta al brillo y la oscuridad durante la vigilia. Lo que se conoce menos comúnmente es que el tamaño del alumno también está regulado por el sistema nervioso autónomo (ANS) en respuesta a diversos grados de activación, actividad de la onda cerebral y estados corticales.

Por ejemplo, durante los momentos de angustia, los mecanismos de “lucha o huida” del sistema nervioso simpático (SNS) dilatan las pupilas para optimizar la visión frente a un peligro potencial. Por el contrario, cuando llega el momento de “descansar y digerir” el sistema nervioso parasimpático (SNP) constriñe el tamaño de la pupila.

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A través de la lente de la psicofisiología, el SNS activa un aumento en el tamaño de la pupila como parte de un sistema adrenérgico alimentado por la adrenalina. Por otro lado, la respuesta inhibitoria modulada por el PNS reduce el tamaño de la pupila y es impulsada por un sistema colinérgico, que usa acetilcolina.

Colinérgico significa “depender o tener que ver con la acetilcolina”. Coloquialmente, la acetilcolina originalmente se denominó “vagusstoff” o “sustancia vaga” porque el nervio vago emite acetilcolina para reducir la frecuencia cardíaca y calmar el sistema nervioso.

Los científicos han estado estudiando cómo el sistema nervioso autónomo media el tamaño de la pupila durante la vigilia en estudios humanos y animales durante décadas. Sin embargo, debido a que el sueño ocurre con los párpados cerrados, ha sido imposible para los investigadores observar directamente los cambios en el diámetro de la pupila durante las diversas etapas del sueño, hasta ahora. La avanzada tecnología de infrarrojos desarrollada por investigadores en Suiza en la Universidad de Ginebra proporcionó recientemente una nueva ventana reveladora sobre los cambios en el tamaño de la pupila durante el sueño.

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El estudio pionero de Suiza, “Acoplamiento del tamaño de la pupila a los estados corticales protege la estabilidad del sueño profundo a través de la modulación parasimpática”, fue publicado el 18 de enero en la revista Current Biology.

Ilustración artística de cómo el tamaño de la pupila del ratón es una ventana a la actividad cerebral, incluso durante el sueño.

Fuente: Daniel Huber / Université de Genève

Para este estudio, los investigadores de la Universidad de Ginebra utilizaron una técnica de retroiluminación infrarroja para medir con precisión “pupilometría” (tamaño de la pupila) junto con un electrocorticograma para medir la actividad cerebral y los estados corticales en ratones dormidos.

Alumnos más pequeños = sueño más profundo

Los investigadores encontraron que el sistema nervioso parasimpático impulsa los cambios en el tamaño de la pupila durante el sueño profundo no rápido (NREM). Los científicos especulan que el tamaño más pequeño de la pupila durante el sueño profundo cumple una función protectora de mantener la estabilidad del sueño incluso si la luz ambiental se aclara.

Cabe destacar que los investigadores también observaron que los cambios en la actividad cerebral y los estados corticales fluctuaron en conjunto con los cambios en el diámetro de la pupila durante las diversas etapas del sueño.

Como escriben los autores en el resumen del estudio: “Nuestro estudio revela que el tamaño de la pupila es dinámico durante el sueño y estrechamente unido a los diferentes estados de sueño. Cuanto más profundo es el sueño, más se contrae el alumno. Este acoplamiento está principalmente mediado a través del sistema parasimpático y podría proporcionar una función protectora al bloquear la entrada visual durante el sueño profundo “.

Para identificar cómo el sistema nervioso parasimpático modula el tamaño de la pupila durante el sueño, los científicos utilizaron un antagonista farmacológico para bloquear la función de la acetilcolina en los receptores colinérgicos.

Como otra medida independiente del papel parasimpático “vagusstoff” jugado en la reducción del tamaño de la pupila, los investigadores también controlaron las fluctuaciones en la frecuencia cardíaca. Como explican los autores, “estos hallazgos complementan los informes previos que muestran que la frecuencia cardíaca se correlaciona con la modulación parasimpática y también con la actividad cortical durante el sueño NREM”.

Este estudio es significativo porque revela por primera vez que existe una fuerte correlación entre los estados corticales y el tamaño de la pupila durante el sueño profundo, que hasta ahora estaba oculto a la vista detrás de los párpados cerrados.

“El dicho común de que ‘los ojos son la ventana al alma’ podría incluso ser cierto detrás de los párpados cerrados durante el sueño”, concluyó en un comunicado el coautor Özge Yüzgeç. “El alumno sigue desempeñando un papel importante durante el sueño al bloquear el aporte sensorial y de ese modo proteger el cerebro en períodos de sueño profundo cuando los recuerdos deberían consolidarse”.

Futuras investigaciones del equipo de la Universidad de Ginebra explorarán la posibilidad de utilizar su técnica de pupilometría infrarroja en estudios en humanos. El seguimiento no invasivo de los alumnos podría ofrecer nuevas ideas sobre cómo el sistema nervioso parasimpático impulsa los cambios en el tamaño de la pupila y también protege la estabilidad del sueño profundo en los humanos.

Referencias

Özge Yüzgeç, Mario Prsa, Robert Zimmermann, Daniel Huber. “El acoplamiento del tamaño de la pupila a los estados corticales protege la estabilidad del sueño profundo a través de la modulación parasimpática”. (Publicado en línea: 18 de enero de 2018) Biología actual DOI: 10.1016 / j.cub.2017.12.049

Margaret M. Bradley, Rosemarie G. Sapigao, Peter J. Lang. “Modulación ANS simpática del diámetro de la pupila en la percepción de la escena emocional: efectos del contenido hedónico, el brillo y el contraste”. Psicofisiología (Primera publicación: 8 de mayo de 2017) DOI: 10.1111 / psyp.12890

Margaret M. Bradley, Laura Miccoli, Miguel A. Escrig y Peter J. Lang. “El alumno como medida de la excitación emocional y la activación autónoma “. Psychophysiology (2008) DOI: 10.1111 / j.1469-8986.2008.00654.x