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Sin sueño no hay aprendizaje

En un estudio realizado por investigadores del sueño de la Universidad de Wisconsin–Madison y publicado en la revista Science, se indica que dormir más horas mejora la capacidad de aprendizaje del cerebro, al poder recuperarse este de las gran cantidad de sinapsis -uniones entre las células nerviosas donde se traspasan las señales eléctricas o químicas -que realiza durante el día.

«El sueño reduce el tamaño de las sinapsis nuevas, hay que crear un espacio para que las sinapsis crezcan de nuevo o no se puede aprender al día siguiente», indica Chiara Cirelli, profesora de psiquiatría en la Facultad de Medicina y Salud Pública de la UW–Madison. «Aún más importante, la reducción ahorra energía y, para el cerebro, la energía lo es todo. Aprender sin sueño es insostenible desde un punto de vista energético».

En un trabajo anterior, este laboratorio también demostró que las sinapsis reforzadas tenían niveles más altos de proteínas, acumuladas durante un día de aprendizaje, y el sueño rebaja esos niveles de proteína.

Síndrome del X Frágil
En este trabajo, los investigadores también analizaron el papel del gen FMR1, que, cuando no se expresa en los seres humanos, desemboca en el síndrome del «X Frágil», una de las causas del autismo e incapacidades mentales. Las personas con «X Frágil» también tienen dificultades para dormir.

Durante la investigación, se estudió lo que sucede cuando el gen FMR1 está «sobre-expresado», es decir, cuando más proteína FMR1 está presente en el cerebro. Trabajos anteriores habían demostrado que el FMR1 podría facilitar la reducción de las sinapsis. Durante el estudio, se observó que cuando este gen se encuentra «sobre-expresado», el aumento en el número de sinapsis en el sueño no se produce, y la consecuente necesidad de sueño disminuye.

«Esto sugiere que si las sinapsis se regulan a la baja, hay menos necesidad de dormir», apunta Cirelli. «Se trata de más evidencias para la teoría de que el sueño se impulsa por la necesidad de reducir las demandas energéticas del cerebro».

Menos sueño, más trabajo en el cerebro
Durante el experimento, se tomaron moscas del vinagre que habían pasado sus primeros días de vida en tubos individuales, demasiado pequeños para permitirles volar. A continuación, las soltaron en grupos en una cámara con mucha luz, lo que les permitió volar juntas durante 12 horas al día.

Todas las moscas tuvieron más sinapsis mientras estaban despiertas más horas, según la investigación. Tras varias horas volando en grupo, se puso de nuevo a algunas moscas en los tubos particulares, donde dormían mucho más tiempo, por lo menos un día.

Sus sinapsis volvieron la normalidad después de descansar. Las moscas que continuaron volando y fueron privadas de sueño seguían teniendo las sinapsis más grandes y densas. Este estudio aporta una gran evidencia a la teoría de que la «homeostasis sináptica», la cual mantiene el equilibrio interno de las neuronas, es una de las razones clave de por qué todos los animales necesitan dormir.

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Una gran sorpresa desde los límites del sistema solar

Las sondas Voyager (Viajero, en idioma español), de la NASA, están dirigiéndose verdaderamente hacia donde nadie ha ido antes. Deslizándose en silencio hacia las estrellas, a 14.500 millones de kilómetros (9.000 millones de millas) de la Tierra, transmiten las novedades de los sitios más distantes e inexplorados del sistema solar.

Los científicos que se encuentran a cargo de la misión dicen que las sondas acaban de enviarnos asombrosas noticias.

El sitio en el que se encuentran ambas sondas está repleto de burbujas.

«Aparentemente, las sondas Voyager han ingresado a un extraño reino de burbujas magnéticas que se asemejan a la espuma», dice la astrónoma Merav Opher, de la Universidad de Boston. «Esto es absolutamente sorprendente».

Según los modelos producidos por computadora, estas burbujas son muy grandes; se extienden alrededor de 160 millones de kilómetros (100 millones de millas) de lado a lado, de manera que a las veloces sondas les tomaría varias semanas atravesar solamente una de ellas. La sonda Voyager 1 entró en la «zona espumosa» alrededor del año 2007, y la nave Voyager 2 le siguió alrededor de un año más tarde. Al principio, los científicos no entendían qué era lo que las naves Voyager estaban detectando, pero ahora se han formado una buena idea de lo que es.

«El campo magnético del Sol se extiende hasta los límites del sistema solar», explica Opher. «Debido a que el Sol gira sobre su propio eje, el campo magnético se enrolla y se pliega, como si fuera la falda de una bailarina. Muy lejos del Sol, donde las naves Voyager se encuentran ahora, los pliegues de la falda se aplastan unos contra otros».

Cuando un campo magnético se dobla de esta manera tan severa, pueden ocurrir cosas muy interesantes. Las líneas de fuerza magnética se entrecruzan y se «reconectan». (La reconexión magnética es el mismo proceso energético que causa las llamaradas solares.) Estos pliegues de la falda se reorganizan, algunas veces de manera explosiva, hasta formar burbujas magnéticas que parecen espuma.

«Nunca esperamos encontrar esta espuma en el borde del sistema solar, ¡pero allí está!», dice Jim Drake, quien es físico y colega de Opher en la Universidad de Maryland.

Las teorías vigentes, las cuales datan de la década de 1950, predicen un escenario muy diferente: Se supone que el distante campo magnético del Sol debería curvarse en arcos relativamente suaves, hasta plegarse lo suficiente como para acoplarse de vuelta con el Sol. Pero estas burbujas parecen ser independientes y estar sustancialmente desconectadas del resto del campo magnético solar.

Las lecturas proporcionadas por los detectores de partículas energéticas sugieren que las sondas Voyager ocasionalmente entran y salen de esta espuma magnética, de manera que podría haber regiones en las cuales las viejas ideas todavía son válidas. Pero no cabe duda de que los antiguos modelos, por sí solos, no pueden explicar lo que han encontrado las sondas Voyager.

«Aún estamos tratando de descifrar las implicancias de estos descubrimientos», dice Drake.

La estructura del distante campo magnético solar, es decir, la cuestión de si se asemeja a la espuma o no, es de vital importancia científica, pues define cómo interaccionamos con el resto de la galaxia. Los investigadores llaman «heliofunda» a la región en la que se encuentran las naves Voyager. Esencialmente, es la frontera entre el sistema solar y el resto de la Vía Láctea. Muchas cosas intentan cruzarla: nubes interestelares, nudos del campo magnético galáctico y rayos cósmicos, entre otras. ¿Encontrarán estos intrusos una zona de burbujas magnéticas desordenadas (la nueva visión) o un racimo de apacibles líneas de campo magnético que conducen hasta el Sol (la vieja visión)?

El caso de los rayos cósmicos es ilustrativo. Los rayos cósmicos galácticos son partículas subatómicas que son aceleradas por agujeros negros distantes y explosiones de supernova hasta alcanzar velocidades cercanas a la de la luz. Cuando estas balas de cañón miscroscópicas intentan ingresar al sistema solar, deben abrirse camino a través de las líneas de campo magnético del Sol para alcanzar los planetas interiores.

«Estas burbujas magnéticas podrían ser nuestra primera línea de defensa contra los rayos cósmicos», comenta Opher. «Aún no sabemos si esto es bueno o no».

Por un lado, las burbujas parecen ser escudos muy porosos, los cuales permiten que muchos rayos cósmicos escapen a través de los agujeros. Pero por otro lado, los rayos cósmicos podrían quedar atrapados en el interior de las burbujas, lo cual convertiría a la espuma magnética en un muy buen escudo.

«Probablemente descubriremos cuál de estas posibilidades es la correcta cuando las sondas Voyager se adentren en la espuma y conozcan más sobre su estructura1», dice Opher. «Esto es sólo el comienzo, y pronostico que habrá más sorpresas».

Fuente: NASA