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Hipótesis de activación-síntesis

La hipótesis de activación-síntesis , propuesta por los psiquiatras de la Universidad de Harvard John Allan Hobson y Robert McCarley , es una teoría neurobiológica de los sueños...

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La hipótesis de activación-síntesis , propuesta por los psiquiatras de la Universidad de Harvard John Allan Hobson y Robert McCarley , es una teoría neurobiológica de los sueños publicada por primera vez en el American Journal of Psychiatry en diciembre de 1977. Se observaron diferencias en la actividad neuronal del tronco encefálico durante la vigilia y el sueño REM , y la hipótesis propone que los sueños resultan de la activación cerebral durante el sueño REM. [ 1 ] Desde entonces, la hipótesis ha evolucionado a medida que la tecnología y los equipos experimentales se han vuelto más precisos. Actualmente, se utiliza un modelo tridimensional llamado Modelo AIM, que se describe a continuación, para determinar los diferentes estados del cerebro a lo largo del día y la noche. El Modelo AIM introduce una nueva hipótesis: que la conciencia primaria es un componente fundamental sobre el cual se construye la conciencia secundaria . [ 1 ]

Fondo

Con el avance de la tecnología de imágenes cerebrales , el ciclo sueño-vigilia puede estudiarse como nunca antes. El cerebro puede cuantificarse objetivamente e identificarse en uno de tres estados: vigilia , sueño REM y sueño NREM , gracias a estos métodos avanzados de medición. Se ha demostrado que se produce una desactivación global del cerebro desde el estado de vigilia hasta el sueño NREM, y una reactivación posterior durante el sueño REM, en un grado mayor que durante la vigilia. [ 1 ] La consciencia y sus subestados, la consciencia primaria y la consciencia secundaria , desempeñan un papel en la identificación del estado del cerebro. La consciencia primaria es la simple percepción de la emoción ; es decir, la consciencia del mundo a través de la información avanzada de coordinación visual y motora que recibe el cerebro. [ 1 ] La consciencia secundaria es un estado avanzado que incluye tanto la consciencia primaria como el análisis abstracto, o pensamiento, y componentes metacognitivos , o la consciencia de ser consciente. [ 1 ] La mayoría de los animales muestran algunas etapas de consciencia primaria, pero solo en humanos se ha demostrado experimentalmente la consciencia secundaria. El ciclo de vigilia-sueño NREM-sueño REM es esencial para la salud mental de los mamíferos. Se ha demostrado experimentalmente que los animales que no pueden entrar en la fase REM intentan entrar rápidamente en ella, lo que tiene efectos a largo plazo en la coordinación motora y los hábitos motores, pudiendo llegar a causarles la muerte. También se ha observado que los animales homeotermos podrían necesitar dormir para mantener su peso y temperatura corporal.

Despertar

La consciencia de vigilia es la percepción del mundo, de nuestro cuerpo y de nosotros mismos. [ 1 ] Esto incluye la capacidad intrínseca de los seres humanos para ser conscientes de nosotros mismos. Es la capacidad de mirarse en un espejo y reconocer que nos vemos a nosotros mismos, y no a otra persona. La vigilia permite distinguir entre tareas y estados cerebrales predeterminados, así como entre el procesamiento en segundo plano y en primer plano. [ 2 ] Estar despierto permite a la persona no solo ser consciente de sí misma y del mundo, sino también tener coordinación motora consciente y comprender la diferencia entre necesidad y deseo que proviene de la consciencia secundaria.

Diferencia entre sueño y sueño

Existe una diferencia entre estar simplemente dormido y estar en un estado mental llamado soñar. Dormir puede describirse como la falta de conciencia del mundo exterior, lo que significa que gran parte del cerebro que recibe e interpreta señales se desactiva durante este tiempo, mientras que soñar es un estado específico del sueño en el que se ha demostrado que ocurre una mayor actividad cerebral, [ 1 ] lo que plantea la teoría de que la conciencia primaria podría estar activa durante el sueño. De hecho, durante los sueños somos conscientes de nuestro entorno y, sin duda, tenemos cierta percepción y emoción a lo largo del sueño, lo que sugiere que al menos una parte de la conciencia primaria se activa durante el sueño.

Sueño

Un sueño posee todas las características de la conciencia primaria, pero se produce en el cerebro sin estimulación externa. A diferencia del estado de vigilia, el cerebro no reconoce su propia condición; no se da cuenta de que está soñando y no es igual al mundo real. [ 1 ] Durante el sueño, el cerebro alcanza un estado de conciencia primaria unificada, lo que le permite percibir y comprender con mayor profundidad un único escenario a partir de imágenes y sueños. [ 1 ] Esto se denomina conciencia onírica.

Cuatro etapas del sueño

Las cuatro etapas del sueño se han identificado de la siguiente manera: etapa de inicio del sueño I, etapa nocturna II y etapas de sueño profundo III y IV. Las etapas de sueño profundo III y IV ocurren durante la primera mitad de la noche, mientras que las etapas más ligeras I y II ocurren durante la segunda mitad. Durante las mediciones estándar del laboratorio del sueño, los estados de sueño y vigilia tienen manifestaciones conductuales , poligráficas y psicológicas dentro del tronco encefálico pontino . Estos estados están regulados por una relación recíproca entre dos tipos de células neuronales, células inhibitorias aminérgicas como la serotonina y la norepinefrina y células excitatorias colinérgicas como la acetilcolina . Los cambios en las etapas del sueño ocurren cuando las curvas de actividad de estas neuronas se cruzan. La etapa de sueño REM I es un estado de sueño justo por encima y más estrechamente vinculado a la etapa de inicio del sueño I.

NREM

El sueño NREM se puede describir como las etapas del sueño que muestran una actividad cerebral muy reducida. Existen cuatro etapas diferentes del sueño NREM. El cerebro muestra una percepción atenuada o limitada, aunque se ha demostrado que el proceso de pensamiento es lógico y perseverante. [ 1 ] Durante estas etapas se producen movimientos corporales episódicos, aunque son involuntarios.

movimiento rápido del ojo

El sueño REM puede ser un estado de sueño evolutivamente más reciente, y es prominente en la mayoría de las aves y mamíferos, aunque puede existir en reptiles y otros vertebrados en diversos grados. [ 3 ] REM significa movimiento ocular rápido. Generalmente es un estado de sueño posterior al sueño no REM (NREM). [ 3 ] Está regulado en parte por el tronco encefálico pontino. Los bebés pasan la mayor parte del tiempo en sueño REM, y en lugar de entrar en la etapa 1 del sueño, pueden pasar directamente al sueño REM. La mayor parte del sueño REM ocurre justo por encima de la etapa I del sueño, y experimenta capacidades mentales diferentes a las del sueño NREM. El proceso de pensamiento a veces es ilógico o incluso extraño, la sensación y la percepción son vívidas pero creadas internamente por el cerebro, y los movimientos del cuerpo están inhibidos. [ 1 ] La mayoría de las etapas REM duran de 10 a 15 minutos, y el ser humano promedio pasa por 4 a 6 de estas etapas durante el sueño cada noche. Las etapas REM subsiguientes aumentan en duración, por lo que la última etapa REM antes de despertar es la más larga y, por lo tanto, puede tener las imágenes oníricas más vívidas. Se ha propuesto que el sueño REM es necesario para la preparación de muchas funciones integradoras, entre ellas la conciencia. [ 1 ] Esto respalda la idea de que el sueño, y los sueños, son necesarios o al menos una preparación óptima para los procesos del día siguiente. El seguimiento científico de las etapas del sueño REM se puede medir mediante señales neuronales en el tronco encefálico pontino. Se pueden medir las interacciones de las neuronas inhibitorias aminérgicas y las neuronas excitatorias colinérgicas, y el sueño REM ocurre cuando las células aminérgicas están en su nivel de actividad mínimo y las células colinérgicas en su nivel de actividad máximo. [ 1 ]

Evolución del REM

Se ha afirmado que el sueño REM es un comportamiento evolutivo reciente en animales homeotermos. En ambos, se observa un aumento del sueño REM en las primeras etapas de la vida. En los humanos, el sueño REM alcanza su punto máximo durante el tercer trimestre de gestación y disminuye rápidamente después del nacimiento, a medida que la conciencia primaria declina y la conciencia secundaria crece con el desarrollo del cerebro. [ 1 ] El control en desarrollo sobre las etapas del sueño y la vigilia sugiere que el sueño y el sueño REM se han desarrollado como una forma de autoactivación para anticipar las circunstancias del estado de vigilia.

Modelado neuronal

Dentro del puente troncoencefálico , el modelado y seguimiento de estas neuronas inhibitorias aminérgicas y neuronas excitatorias colinérgicas se produce mediante el estudio de las ondas PGO . [ 4 ] Estas son ondas fásicas que ocurren en ciclos y se originan en el tronco encefálico pontino (P), el núcleo geniculado lateral del tálamo (G) y la corteza occipital (O). Las monoaminas aminérgicas serotonina, noradrenalina , histamina y dopamina se equilibran con las señales colinérgicas de acetilcolina y participan en la regulación de la cognición. La fuerza de la señal celular aminérgica es más baja durante el sueño REM, aumenta durante el sueño NREM y es más alta en la vigilia. La fuerza de la señal celular colinérgica es más alta durante el sueño REM, disminuye durante el sueño NREM y es más baja en la vigilia. Los cambios en el estado y la fase del sueño ocurren cuando dos vías de actividad se cruzan.

Teoría

El desarrollo de la conciencia es un proceso gradual, prolongado y que dura toda la vida, el cual se basa en un generador de realidad virtual más primitivo, más definible en nuestros sueños. [ 1 ] Por lo tanto, el desarrollo de la conciencia secundaria a lo largo de la vida requiere una conciencia en blanco que, durante el sueño REM, crea un yo imaginario con movimientos y emociones. [ 1 ] Este es un estado experimental no asociado con la consciencia, y este estado, o protoconciencia, puede alcanzarse durante la infancia. Esta protoconciencia es un protoyo creado tempranamente por el cerebro como un componente básico para el desarrollo de la consciencia, y proporciona predicciones intrínsecas de los estímulos externos generados durante los sueños.

Modelo de hipótesis de activación-síntesis original

Hobson y McCarley propusieron originalmente en la década de 1970 que las diferencias en el ciclo de sueño REM-vigilia-NREM era el resultado de interacciones entre células aminérgicas REM-off y células colinérgicas REM-on. [ 5 ] Esto se percibió como el modelo de activación-síntesis, que establece que la activación cerebral durante el sueño REM da como resultado la síntesis de la creación de sueños. [ 1 ] Las cinco características cardinales de Hobson incluyen: emociones intensas, contenido ilógico, impresiones sensoriales aparentes, aceptación acrítica de los eventos oníricos y dificultad para recordarlos. [ 6 ]

Modelo actual – AIM

Gracias al desarrollo de la tecnología desde la propuesta original, se han recopilado nuevos datos experimentales y se han desarrollado detalles mecanísticos adicionales del control neuronal. Se ha determinado que los estados de conciencia pueden describirse con tres valores, y el modelo AIM utiliza estos valores para representar las similitudes y diferencias entre la vigilia y el sueño. Es un modelo tridimensional de espacio de estados que describe los diferentes estados del cerebro y su varianza a lo largo del día y la noche. Está compuesto por tres valores diferentes: A – activación, I – compuerta de entrada-salida y M – modulación. Sin embargo, el modelo tiene limitaciones, ya que aún no puede explicar las diferencias regionales en la actividad cerebral que distinguen el sueño REM de la vigilia. Otras limitaciones incluyen la incapacidad de identificar y medir cuantitativamente M en humanos. Durante la vigilia y la activación de las conciencias primaria y secundaria, se han observado valores altos de A, I y M, pero durante el sueño REM se han observado valores altos de A, pero bajos de I y M. [ 1 ]

protoconciencia

La protoconciencia es un modelo de conciencia que surge durante el sueño y sobre el cual se pueden construir otros procesos mentales conscientes. Se dice que, en la primera infancia, esta protoconciencia es donde la conciencia primaria desarrolla y pone a prueba los aspectos secundarios de la conciencia. A lo largo de la vida, la persona puede desarrollar gradualmente una mayor conciencia secundaria a medida que su modelo protoconsciente se expande y desarrolla, creando ideas y representaciones más vívidas de la conciencia secundaria.

Activación (A)

Grandes partes del cerebro que se activan y envían señales durante la vigilia están inactivas durante el sueño NREM y se reactivan durante el sueño REM. Esto se basa en el hecho de que el cerebro y sus circuitos neuronales son plásticos y autorregulados, especialmente en su propia activación e inactivación. Esto se observó en dos experimentos: el desarrollo de somnolencia después de la destrucción de neuronas dopaminérgicas en la sustancia negra del mesencéfalo y el descubrimiento del sistema reticular activador , que son señales visuales recibidas a través de nuestros ojos y nuestro cerebro que inician el proceso de vigilia, que la consciencia de vigilia depende del sueño. [ 7 ] [ 8 ] A raíz de estos estudios, quedó claro que los niveles de actividad y la calidad de la consciencia eran funciones de la activación y desactivación cerebral. [ 1 ]

Compuerta de entrada-salida (I)

Se ha demostrado que la activación interna del cerebro está asociada con la inhibición tanto de la entrada sensorial externa como de la salida motora. [ 1 ] Esto implica que el cerebro se mantiene activamente desconectado durante el sueño REM, y el tronco encefálico garantiza la coordinación de los factores I y A a través del control de la puerta de entrada-salida dentro del tronco encefálico. [ 9 ] Las ondas PGO desempeñan un papel en la capacidad del cerebro para permanecer dormido mientras constituyen los bloques básicos para la percepción y el control motor fino a través de su coordinación fásica. [ 10 ] Por lo tanto, se ha propuesto que las señales PGO se utilizan en la construcción de imágenes visuales de los sueños. [ 11 ]

Modulación (M)

La liberación de neuromoduladores por parte de las neuronas aminérgicas tiene una amplia influencia química en el cerebro; instruyen a otras neuronas para que conserven o descarten un registro de la información que han procesado. [ 12 ] Los mecanismos de modulación no se conocen en este momento, y la modulación aún no se ha identificado cuantitativamente. Cualitativamente, se ha demostrado que la modulación aminérgica es fuerte durante la vigilia pero menor durante el sueño, pero se necesitan más estudios. Numerosos estudios han surgido de la disciplina de la neurociencia computacional que apoyan el modelo AIM. La teoría del metaaprendizaje en particular describe cómo estos neuromoduladores facilitan el aprendizaje dinámico, [ 13 ] a través de una serie de modelos interpretativos consistentes con el modelo AIM.

Trascendencia

El modelo AIM tridimensional muestra que durante el ciclo de estados cerebrales vigilia-NREM-REM, el cerebro cambia dinámicamente de forma constante, y que este espacio de estados descrito por el AIM tiene un número infinito de subregiones además de las tres principales. [ 14 ] Propone que, a través de una protoconciencia, la activación cerebral durante el sueño es necesaria para el desarrollo y mantenimiento de la consciencia de vigilia y otras funciones cerebrales de orden superior, como la resolución de problemas. Sugiere la posibilidad de que el estado de consciencia de vigilia solo esté presente en los humanos debido a la evolución de extensas estructuras corticales dentro del cerebro. [ 1 ] Soñar es un estado del cerebro similar pero diferente a la consciencia de vigilia, y la interacción y correlación entre ambos es necesaria para un rendimiento óptimo de ambos. Un estudio realizado midiendo la actividad cerebral mediante EEG utilizó el modelo AIM de Hobson para mostrar que, cuantitativamente, la consciencia onírica es notablemente similar a la consciencia de vigilia. [ 15 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Hobson , J. Allan ( 2010 ) . " Sueño REM y sueños : Hacia una teoría de la protoconciencia". Nature Reviews Neuroscience . 10 (11): 803– 13. doi : 10.1038/nrn2716 . PMID 19794431 . S2CID 205505278 .  
  2. ↑ Singer, Jerome L.; Antrobus, JS (1965). "Movimientos oculares durante las fantasías: imaginar y suprimir fantasías". Archives of General Psychiatry . 12 : 71–6 . doi : 10.1001/archpsyc.1965.01720310073009 . PMID 14221693 . 
  3. 1 2 Allison, T.; Van Twyer, H. (1970). "La evolución del sueño". Historia Natural . 79 : 56–65 .
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  5. ↑ McCarley, R.; Hobson, J. (1975). "Modulación de la excitabilidad neuronal durante el ciclo del sueño: un modelo estructural y matemático". Science . 189 (4196): 58– 60. Bibcode : 1975Sci...189...58M . doi : 10.1126/science.1135627 . PMID 1135627 . 
  6. ↑ Baruss, Imants (2003). Alteraciones de la conciencia . Washington, DC: Asociación Americana de Psicología. pág. 80. 
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  8. ↑ Moruzzi, G.; Magoun, HW (1949). "Formación reticular del tronco encefálico y activación del EEG" . Electroencefalografía y neurofisiología clínica . 1 (4): 455– 73. doi : 10.1016/0013-4694(49)90219-9 . PMID 18421835 . 
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  10. ↑ Hobson, J. Allan; Pace-Schott, Edward F.; Stickgold, Robert (2000). "Soñar y el cerebro: Hacia una neurociencia cognitiva de los estados conscientes". Behavioral and Brain Sciences . 23 (6): 793–842 , discusión 904–1121. doi : 10.1017/S0140525X00003976 . PMID 11515143. S2CID 14104546 .  
  11. ↑ Hobson, J. Allan; McCarley, Robert W. (1977). "El cerebro como generador de estados oníricos: una hipótesis de activación-síntesis del proceso onírico". The American Journal of Psychiatry . 134 (12): 1335– 48. doi : 10.1176/ajp.134.12.1335 . PMID 21570 . 
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  13. ↑ Doya, K. (2002). "Metaaprendizaje y neuromodulación". Redes neuronales . 15 ( 4– 6): 495– 506. doi : 10.1016/S0893-6080(02)00044-8 . PMID 12371507 . 
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