Para los animales sin párpados, los peces son sorprendentemente capaces de dormir un poco.
Cuando el pez cebra ( Danio rerio) se quedan dormidos, captan su z como lo hace la gente, según muestra una nueva investigación. Estos nadadores rayados incluso parecen experimentar el equivalente en la piscina del sueño REM, la etapa en la que los humanos sueñan, y algo que, hasta ahora, solo se ha reportado en mamíferos, aves y reptiles.
Eso no Significa necesariamente que los peces están soñando, o incluso que su versión del sueño es completamente idéntica a la nuestra. Aun así, el estudio, publicado hoy en la revista Nature, sugiere que la siesta en varias etapas podría ser común entre los vertebrados, el grupo de animales que incluye mamíferos, aves, reptiles, anfibios y peces, y puede haber surgido hace más de 450 millones de años. .
«Este artículo tardará en llegar», dice Audrey Chen Lew, neurobióloga de la Universidad de California, Irvine, que no participó en el estudio. «Es un trabajo realmente agradable que … demuestra similitudes entre los peces, los humanos y otros mamíferos que no hemos visto antes ”.
Que el sueño sea más o menos omnipresente entre animales complejos como los vertebrados, que tienen todos los circuitos neurales que forman la médula espinal, puede parecer una obviedad. Pero en el mundo de la neurobiología, las cosas no son tan blancas y negras.
Un problema es que el sueño no siempre es fácil de medir o identificar. En algunas criaturas, es un comportamiento fácil de distinguir: mientras se adormecen, muchos animales adoptan una postura relajada, detienen la mayoría de sus movimientos y se vuelven menos conscientes de su entorno durante un período prolongado de tiempo (sin entrar en coma u otro estado del ser difícil de revertir).
Sin embargo, otros organismos no cumplen con estos criterios, lo que lleva a los investigadores a buscar una definición más celular del sueño, algo que podría ser universalmente detectable entre todos aquellos que, de hecho, duermen regularmente.
Los peces cebra son transparente durante sus primeras semanas de vida. Aquí se muestra una larva o juvenil. Crédito de la imagen: Shawn Burgess, NHGRI, Wikimedia Commons
Eso es en realidad algo que los científicos han logrado más o menos. en mamíferos, aves y reptiles, todos los cuales exhiben patrones similares de actividad eléctrica en el cerebro cuando golpean el heno. Los peces, por otro lado, se han mantenido en su mayoría misteriosos, debido en parte al hecho de que muchos métodos de investigación del sueño están diseñados para humanos y otras especies terrestres.
Pero aunque están separados por un Al menos 400 millones de años de evolución, los peces y los humanos no son tan diferentes. En todo el cuerpo de la piscina existen sellos familiares de la fisiología humana, hasta los genes escritos en su ADN. Cuando se trata de peces, hay toda la maquinaria adecuada para un sueño similar al de los humanos, dice el autor del estudio Philippe Mourrain, neurobiólogo de la Universidad de Stanford. Es solo que nadie había encontrado todavía una forma de comprobar si estaba haciendo lo mismo.
Así que un equipo de científicos dirigido por Mourrain decidió inventar un método propio. En los estudios del sueño en humanos, los sensores conectados al cuerpo de una persona registran su actividad cerebral, frecuencia cardíaca, respiración y movimientos musculares. Inspirándose en este conjunto completo de mediciones, los investigadores desarrollaron lo que era, en efecto, un escaneo de cuerpo completo para un pez cebra: un pececillo rayado de una pulgada de largo que se desarrolla con un cuerpo transparente durante sus primeras semanas de vida.
Esta piel transparente fue clave para el éxito del experimento, ya que permitió a los investigadores mirar directamente a los órganos de los peces sin la necesidad de cirugías u otros procedimientos invasivos, dice el autor del estudio Louis Leung, quien realiza una investigación bajo la dirección de Mourrain. supervisión. En los seres humanos, muchas mediciones de los estudios del sueño se obtienen registrando señales eléctricas mediante electrodos en la piel. Pero la transparencia del pez permitió a los investigadores recopilar el mismo tipo de datos simplemente colocando marcadores fluorescentes en las células, que luego se iluminaron en presencia de señales eléctricas, produciendo un juego pictórico por juego del comportamiento de las células individuales a lo largo del tiempo.
Cuando el equipo analizó las ondas cerebrales de un banco de peces cebra juveniles en reposo, descubrieron dos patrones familiares de actividad eléctrica. El primero tenía un parecido sorprendente con lo que se conoce en los humanos como sueño profundo o de ondas lentas, llamado así porque produce una serie de ondas cerebrales sincronizadas de baja frecuencia. En las personas, el sueño profundo se caracteriza por una baja actividad cerebral y se cree que le da al cuerpo la oportunidad de recuperarse. También puede desempeñar un papel en la consolidación de la memoria.
Si eso también es cierto en el pescado, dice Mourrain, tiene mucho sentido. Incluso en los animales para quienes la vida transcurre a las mil maravillas, siempre se necesita algo de R & R. Y los peces también necesitan aprender. Pero Mourrain se sorprendió mucho más al ver que otro sello distintivo del sueño humano resonaba en el pez cebra: el estado en el que las personas sueñan.
El llamado sueño de movimientos oculares rápidos (REM) en realidad está repleto de actividad cerebral, a la par con las medidas tomadas durante las horas de vigilia. La gran diferencia, por supuesto, es que el resto del cuerpo no está despierto y, en realidad, está casi inmovilizado (excepto los ojos, que en los seres humanos se mueven de un lado a otro).
Gran parte de esto también parece ser cierto para el pez cebra, a excepción de sus ojos, que se mantuvieron en silencio junto con el resto del cuerpo, dice Mourrain. (Muchos otros animales también mantienen sus ojos quietos durante el sueño REM).
Ni el sueño profundo ni el sueño REM fueron completamente idénticos entre humanos y peces, señala Guliz Ozcan, neurobiólogo y experto en peces cebra del University College London, quien no participó en el estudio. Por un lado, el equivalente del pez cebra al sueño de ondas lentas era mucho, bueno, más lento. A pesar de estas diferencias, dice Ozcan, las «firmas» neuronales de ambos estados son claramente reconocibles, lo que implica que la versión humana del sueño podría ser mucho menos humana de lo que se pensaba.
Con estos nuevos hallazgos, dice Leung, El pez cebra ahora puede unirse a la creciente lista de vertebrados en los que el sueño se ha identificado a un nivel más molecular. Sin probar todos los vertebrados que existen, es difícil decir si el sueño multietapa es universal en este grupo, agrega. Pero como representante de peces, que comprenden alrededor de la mitad de todas las especies de vertebrados conocidas, el pez cebra y su sorprendente letargo insinúan que el sueño en múltiples etapas puede haber estado presente en un ancestro común de mamíferos, aves, reptiles y peces, que vivió hace al menos 450 millones de años.
Es probable que los anfibios también compartan el rasgo, ya que están más relacionados con nosotros que los peces, dice Mourrain. El siguiente paso, agrega, será ver si las mismas firmas se extienden aún más. de vuelta en el tiempo evolutivo e.
Arriba: Una larva de pez cebra con un sistema nervioso central fluorescente. Las células se iluminan a medida que se activan. Abajo: El sistema nervioso central y los músculos del pez cebra, iluminados con la misma fluorescencia. Con este sistema, los investigadores pudieron registrar las firmas celulares del sueño sin procedimientos invasivos. Crédito de la imagen: Cortesía de Louis Leung, Universidad de Stanford
Estas implicaciones tan arraigadas hacen de este artículo «un avance total «, dice Eva Naumann, neurobióloga de la Universidad de Duke que no participó en el estudio.» No puedo exagerar: era la pieza que faltaba en el rompecabezas … He estado esperando un estudio como este para desde que empecé a trabajar en este campo ”.
Sin embargo, el panorama general aquí no pinta a los humanos como primitivos. Más bien, estos resultados deberían «elevar al pez cebra como un sistema modelo para estudiar fenómenos neuronales como el sueño», agrega Naumann.
Los resultados del estudio también mostraron que, cuando se les priva del sueño o se les trata con pastillas para dormir, el pez cebra reacciona de manera similar a los humanos tanto conductual como fisiológicamente, lo que sugiere que también podrían ser útiles en la detección de medicamentos para tratar el sueño irregular o desordenado, dice Ozcan.
Sin embargo, todavía hay un elefante en la habitación: a pesar de estar tan extendido , el sueño y todas sus etapas continúan desconcertando a los investigadores que intentan descifrar su verdadero propósito. Pero sea lo que sea lo que está haciendo el dormitar, si realmente evolucionó hace tanto tiempo y se quedó en tantas especies «, eso apunta a algo realmente esencial ”, dice Leung.
En cuanto a si el pez cebra sueña durante su versión de REM, sigue siendo una pregunta abierta. Si soñar es producto del aprendizaje y la memorización, ciertamente es posible, dice Mourrain.
Después de todo, la mayoría de los avances provienen de los lugares más inesperados, dice. Incluidos los que la gente (o cualquier otra especie, tal vez) ni siquiera soñó.
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