Funciones cerebrales superiores: Actividad bioelectrica, EEC, sueño y vigilia. Aprendizaje y

memoria.

cuando predomina el SRA elindividuo está alerta, y cuandosu influencia decae lossistemas inhibidores inducen elestado de sueño

La formación reticular activala corteza cerebral por dosvías: la dorsal a través de losnúcleos intralaminares deltálamo y la ventral que seproyectan al hipotálamolateral y núcleos basales,cuyas conexiones terminanen la corteza cerebral ehipocampo.

Funciones cerebrales superiores: Actividad

bioeléctrica cerebral,

electroencefalograma, sueño y vigilia.

El Sueño

El sueño se ha definido como un estado de quietud

conductual de los organismos, acompañado de una

postura de inmovilidad o reposo (propia de la especie),

con una disminución en la capacidad de responder a los

estímulos externos

Los sueños están construidos a base de escenas visuales

imaginarias. La corteza cerebral que recubre el lóbulo occipital,

está implicada en la percepción visual durante la vigilia.

Los axones establecen conexiones con las neuronas corticales. La

llegada de los “trenes” de impulsos retinianos y su interpretación

provoca la percepción visual del entorno.

La actividad de la corteza del lóbulo temporal se relaciona con los

fenómenos mentales de percepción, imaginación y fantasía

auditiva.

Estructuras cerebrales relacionadas con la

percepción visual en la vigilia

Principales estructuras cerebrales que regulan el ciclo sueño-vigilia.

Sueño no REM: área preóptica y núcleos intralaminares talámicos.

Sueño REM: núcleo pedunculopontino tegmental y laterodorsal (TPP/TLD).

Vigilia: formación reticular, locus coeruleus, núcleo dorsal del rafe, tálamo e hipotálamo

sueño-vigilia

• Se ha propuesto que la serotonina segregada por el núcleo deRaphe interviene en la inducción del sueño; la incapacitaciónde células productoras de serotonina provoca insomnio.

• El locus ceruleus segrega acetilcolina, a la que se atribuye elcontrol del sueño REM.

• Neuronas activadas por dopamina descargan a ritmo uniformedurante todas las fases del sueño, lo cual sugiere queinterviene poco o nada en la inducción o el mantenimiento delsueño.

• Estos núcleos están integrados en la formación reticular

Control del sueño

Tipo de ondas

Frecuencia (ondas/s)

En qué situación aparecen

alfa Entre 8 y 13En reposo y con los ojos cerrados

pero despierto

beta Entre 13 y 30En un esfuerzo mental, o en

situación de ansiedad

theta Entre 4 y 8 En el sueño lento (No-REM)

delta Menos de 4En el sueño lento (No-REM)

profundo

Tipo de ondas

Actividad eléctrica cerebral de la rata a través de las fases del ciclo sueño-vigilia. SOL: sueño de ondas lentas; REM: sueño de movimientos oculares rápidos

1 s

1 s

1 s

1 s

Vigilia

SOL I

SOL II

REM

Ciclo sueño-vigilia

alfa

alfa

Theta

delta

El sueño en los animales

Los caballos, los patos y las ovejas pueden dormir de pie o echados.

Sin embargo, no pueden experimentar sueño REM mientras están de la primera forma.

Las ballenas y delfines son diferentes a los humanos: siempre tienen que estar conscientes, ya que necesitan salir a la superficie a respirar, solo una parte de su cerebro duerme cada vez.

• Algunos animales también pasan por la fase REM del sueño, pero su experiencia subjetiva es difícil de determinar.

• Parece que los mamíferos son los animales con mayor probabilidad de soñar debido a su ciclo del sueño similar al humano.

• El animal que más tiempo pasa en fase REM durante el sueño es el armadillo.

El sueño en los animales

o Durante el sueño en el organismo acontecen una serie variaciones en el funcionamiento cerebral, en el sistema muscular, respiración, hasta cambios en el sistema genital.

o Rechstchaffen y A. Kales publicaron un manual de clasificación del sueño y lo subdividen en 2 grandes etapas:

• MOR (movimientos oculares rápidos –(en inglés, REM, rapideye moviment) y

• NMOR (sin movimientos oculares rápidos, nREM ).

o A su vez, la etapa NMOR se subdivide según la profundidad del sueño (de menor a mayor) en: - fase I,

- fase II, - fase III y- fase IV.

Sueño

Fases del sueño

A. Rechstchaffen y A. Kales incluyen en la clasificación el registro de los

siguientes parámetros electrofisiológicos:

• Electroencefalograma (EEG): medida de la actividad eléctrica cerebral

• Electrooculograma (EOG): medida de los movimientos oculares

• Electromiograma submentoniano: medida del tono muscular

• Respiración: medida del flujo de aire inspirado y cantidad de movimiento

muscular torácico-abdominal

• Oximetría: cantidad de oxígeno en sangre

La distribución de las etapas en el período de sueño no es aleatorio, si no que

se ciñe a unas características comunes en la mayoría de individuos sanos, las

cuales quedan bien reflejadas en el hipnograma

Fases del sueño

Es aquella en la que aún se percibe la mayoría de estímulos que suceden alrededor (auditivos y táctiles).

Es poco o nada reparador, y coincide con aquellas situaciones en que si habiéndonos quedado dormidos en el sofá alguien nos dijera: Oye, ya está bien, no te duermas, nosotros contestaríamos: si no estaba durmiendo...

En la fase I de sueño la actividad cerebral combina el patrón alfa con el theta de baja amplitud. El tono muscular está disminuido en relación a la vigilia y aparecen movimientos oculares lentos (Grafico fase I)

Fase I: fase de sueño ligero

Segundos

EOG

EMG submentoniano

EEG

EKG

Respiración 1

EMG tibial-anterior

Respiración 2

Glosario. Tiempo: grupos de 1 s, en total aproximadamente 22 s. EOG: movimientos oculares, en este caso hay movimientos lentos. EMG submentoniano: tono muscular en músculos submentonianos. EEG: medida de la actividad eléctrica cerebral a través de los electrodos C3 y C4. EKG: el ritmo cardíaco. Respiración 1: flujo de respiración, mediante un termistor colocado en nariz y boca. EMG tibial-anterior: los movimientos y sacudidas de la pierna (izquierda, derecha, o ambas). Respiración 2: medida de los movimientos torácico-abdominales de respiración.

Grafico 1: fase I del sueño (registro polisomnográfico)

α

En esta fase se produce un bloqueo de las vías de acceso de información sensorial a nivel de tálamo. Este bloqueo comporta una desconexión del entorno, lo que facilita la conducta de dormir.

El sueño de fase II es parcialmente reparador, lo que sugiere que no es suficiente para descansar completamente.

En la fase II de sueño, la actividad cerebral es de predominio theta, aunque aparecen algunas salvas de ondas delta.

Son característicos de esta fase los husos de sueño (salvas de 0.5 a 2 segundos de actividad beta de 12 a 14 ciclos por segundo; en inglés, spindles) y los complejos K (ondas bifásicas de gran amplitud). El tono muscular es menor que en fase I, y desaparecen los movimientos oculares (Grafico fase II)

Fase II

EOG

EMG submentoniano

EEG

EKG

Respiración 1

EMG tibial-anterior

Respiración 2

Glosario. EOG: medida de movimientos oculares, en este caso hay movimientos lentos. EMG submentoniano: tono muscular medido en músculos submentonianos. EEG: medida de la actividad eléctrica cerebral a través de los electrodos C3 y C4. EKG: medida del ritmo cardíaco. Respiración 1: medida del flujo de respiración, mediante un termistor colocado en nariz y boca. EMG tibial-anterior: medida de los movimientos y sacudidas de la pierna (izquierda, derecha, o ambas). Respiración 2: medida de los movimientos torácico-abdominales de respiración.

Registro polisomnográfico - Fase II

theta

El bloqueo sensorial se intensifica en relación a la fase II, lo que indica una mayor profundidad de sueño.

Si nos despertamos en esta fase, nos encontramos confusos y desorientados (en fase IV sucede lo mismo pero aún con mayor intensidad).

El sueño de fase III es esencial para que la persona descanse subjetiva y objetivamente. En esta fase, la actividad cerebral es preferentemente delta, aunque con presencia de actividad theta.

El tono muscular es aún más reducido que en fase II, y tampoco hay movimientos oculares (Grafico fase III)

Fase III

Segundos

EOG

EMG submentoniano

EEG

EKG

Respiración 1

EMG tibial-anterior

Respiración 2

Glosario. Tiempo: grupos de 1 segundo, en total aproximadamente 22 segundos. EOG: medida de movimientos oculares, en este caso hay movimientos lentos. EMG submentoniano: tono muscular medido en músculos submentonianos. EEG: medida de la actividad eléctrica cerebral a través de los electrodos C3 y C4. EKG: medida del ritmo cardíaco. Respiración 1: medida del flujo de respiración, mediante un termistor colocado en nariz y boca. EMG tibial-anterior: medida de los movimientos y sacudidas de la pierna (izquierda, derecha, o ambas). Respiración 2: medida de los movimientos torácico-abdominales de respiración.

Registro polisomnográfico - Fase III

Es la fase de mayor profundidad del sueño, en la que la actividad cerebral es

más lenta (predominio de actividad delta).

Al igual que la fase III, es un período esencial para la restauración física y

sobretodo psíquica del organismo (déficits de fase III y IV provocan

somnolencia diurna).

En esta fase, el tono muscular está muy reducido. Aunque no es la fase típica

de los sueños, en algunas ocasiones pueden aparecer.

Los sueños de fase IV son en forma de imágenes, luces, figuras, y nunca en

forma de historia.

En la fase IV se manifiestan alteraciones tan conocidas como el sonambulismo

o los terrores nocturnos (Grafico fase IV)

Fase IV

EOG

EMG submentoniano

EEG

EKG

Respiración 1

Respiración 2

EMG tibial-anterior

Glosario. Tiempo: grupos de 1 segundo, en total aproximadamente 22 segundos. EOG: medida de movimientos oculares, en este caso hay movimientos lentos. EMG submentoniano: tono muscular medido en músculos submentonianos. EEG: medida de la actividad eléctrica cerebral a través de los electrodos C3 y C4. EKG: medida del ritmo cardíaco. Respiración 1: medida del flujo de respiración, mediante un termistor colocado en nariz y boca. EMG tibial-anterior: medida de los movimientos y sacudidas de la pierna (izquierda, derecha, o ambas). Respiración 2: medida de los movimientos torácico-abdominales de respiración.

Registro polisomnográfico - fase IV

Durante el sueño MOR (REM) el trazado EEC se asemeja al que se registra en la vigilia. La supresión selectiva de esta fase, en animales de experimentación, termina provocando graves trastornos de conducta, y agresividad.

Es la fase de los sueños típicos, los que se presentan en forma de narración.

La actividad eléctrica cerebral de esta fase es rápida, mayoritariamente thetade baja amplitud con ráfagas de actividad beta.

El tono muscular es nulo (atonía muscular o parálisis), lo que impide que representemos aquello que soñamos.

Las alteraciones más típicas de esta fase son las pesadillas, el sueño MOR sin atonía y la parálisis de sueño (Grafico fase MOR)

Fase MOR

Segundos

EOG

EMG submentoniano

EEG

EKG

Respiración 1

EMG tibial-anterior

Respiración 2

Glosario. Tiempo: grupos de 1 segundo, en total aproximadamente 22 segundos. EOG: medida de movimientos oculares, en este caso hay movimientos lentos. EMG submentoniano: tono muscular medido en músculos submentonianos. EEG: medida de la actividad eléctrica cerebral a través de los electrodos C3 y C4. EKG: medida del ritmo cardíaco. Respiración 1: medida del flujo de respiración, mediante un termistor colocado en nariz y boca. EMG tibial-anterior: medida de los movimientos y sacudidas de la pierna (izquierda, derecha, o ambas). Respiración 2: medida de los movimientos torácico-abdominales de respiración.

REGISTRO polisomnográfico-fase MOR

El sueño REM se caracteriza en el EEG porque el registro es igual al que existe

cuando se está despierto (ondas pequeñas y rápidas). Sin embargo el sujeto

sigue profundamente dormido.

Durante el sueño REM el sujeto resulta más difícil de despertar que durante el

sueño lento. En esta fase el cerebro tiene una intensa actividad, por ejemplo,

el consumo de oxígeno por el cerebro y el gasto de energía es mayor que

durante la vigilia

Durante el sueño REM los globos oculares se mueven rápidamente de un lado

a otro debajo de los párpados, lo que da nombre a esta fase (REM= siglas en

inglés “movimientos rápidos de los ojos”), (sueño paradójico). Además, esta

fase es cuando se producen los sueños o ensoñaciones, y si se despierta el

sujeto durante el sueño REM habitualmente puede referir lo que estaba

soñando.

Memoria y aprendizaje

Aprendizaje y memoria son mecanismos que se activan por estímulos ambientales y son capaces de modificar las conductas.

La memoria, desde un punto de vista general, es la retención o almacenamiento de información

El aprendizaje es un proceso por el cual se adquiere información que se traduce en conocimiento.

Aprendizaje y memoria

Una de las formas más sencillas de aprendizaje es el llamado"aprendizaje asociativo" o "condicionamiento clásico",estudiado por primera vez por el científico ruso Iván Pavlov.

Aprendizaje y memoria

Otro tipo de aprendizaje es el llamado "condicionamiento

operante", según el cual se exige al animal que realice

alguna acción para establecer el circuito de aprendizaje.

Todos estos aprendizajes traen aparejados el establecimiento de memorias, cuya posible localización ha sido objeto de numerosas investigaciones.

En cuanto a su duración, hay dos tipos diferentes de memoria: la memoria de largo plazo y la memoria de corto plazo.

La memoria también puede ser clasificada de acuerdo a si los recuerdos corresponden a hechos ya ocurridos (memoria retrógrada) o bien a la capacidad de establecer nuevas memorias a partir de un momento dado (memoria anterógrada).