Por qué nos cuesta tanto despertarnos en una mañana fría de invierno

El invierno puede haber quedado atrás, pero ¿recuerdas el desafío de despertar en esos días fríos y oscuros? La temperatura afecta al comportamiento de casi todos los seres vivos, pero todavía hay mucho que aprender sobre el vínculo entre las neuronas sensoriales y las neuronas que controlan el ciclo sueño-vigilia.

Unos neurobiólogos de la Universidad Northwestern han descubierto una pista de lo que hay detrás de este comportamiento. En un estudio de la mosca de la fruta, los investigadores han identificado un circuito "termómetro" que transmite información sobre la temperatura externa fría desde la antena de la mosca al cerebro superior. Muestran cómo, a través de este circuito, las condiciones estacionales de frío y oscuridad pueden inhibir las neuronas dentro del cerebro de la mosca que promueven la actividad y la vigilia, particularmente por la mañana.

"Esto ayuda a explicar por qué - tanto para las moscas como para los humanos - es tan difícil despertarse por la mañana en invierno", dijo Marco Gallio, profesor asociado de neurobiología en el Colegio de Artes y Ciencias de Weinberg. "Estudiando el comportamiento de la mosca de la fruta, podemos entender mejor cómo y por qué la temperatura es tan crítica para regular el sueño".

El estudio, dirigido por Gallio y realizado en la Drosophila melanogaster, se publicó en la revista Current Biology. El artículo describe por primera vez los receptores de "frío absoluto" que residen en la antena de la mosca, los cuales responden a la temperatura solo por debajo de la "zona de confort" de la mosca de aproximadamente 25 grados Celsius. Habiendo identificado esas neuronas, los investigadores las siguieron hasta sus objetivos dentro del cerebro. Encontraron que los principales receptores de esta información son un pequeño grupo de neuronas cerebrales que forman parte de una red más grande que controla los ritmos de actividad y el sueño. Cuando el circuito del frío que descubrieron está activo, las células objetivo, que normalmente se activan con la luz de la mañana, se apagan.

La Drosophila es un sistema modelo clásico para la biología circadiana, el área en la que los investigadores estudian los mecanismos que controlan nuestro ciclo de 24 horas de descanso y actividad. El foco de gran parte del trabajo actual es cómo los cambios en las señales externas como la luz y la temperatura impactan en los ritmos de actividad y sueño y cómo las señales llegan a los circuitos cerebrales específicos que controlan estas respuestas.

(Foto: Pixabay)

La detección de la temperatura ambiental es crítica para las pequeñas moscas de la fruta, de "sangre fría", pero los humanos son criaturas acomodadas y están continuamente buscando temperaturas ideales. Parte de la razón por la que los humanos buscan temperaturas óptimas es que las temperaturas del núcleo y del cerebro están íntimamente ligadas a la inducción y mantenimiento del sueño. Los cambios estacionales de la luz del día y la temperatura también están ligados a los cambios en el sueño.

"La detección de la temperatura es una de las modalidades sensoriales más fundamentales", dijo Gallio, cuyo grupo es uno de los pocos en el mundo que está estudiando sistemáticamente la detección de la temperatura en las moscas de la fruta. "Los principios que estamos encontrando en el cerebro de la mosca, la lógica y la organización, pueden ser los mismos para los humanos. Ya sean de mosca o humanos, los sistemas sensoriales tienen que resolver los mismos problemas, por lo que a menudo lo hacen de la misma manera".

Gallio es uno de los autores del artículo. Michael H. Alpert, un becario de postdoctorado en el laboratorio de Gallio, y Dominic D. Frank, un ex estudiante de doctorado en el laboratorio de Gallio, son co-autores del artículo.

"Las ramificaciones de un sueño deficiente son numerosas: fatiga, concentración reducida, aprendizaje deficiente y alteración de una miríada de parámetros de la salud; sin embargo, todavía no comprendemos completamente cómo se produce y regula el sueño dentro del cerebro y cómo los cambios en las condiciones externas pueden afectar al impulso y la calidad del sueño", dijo Alpert.

"Es crucial estudiar el cerebro en acción", dijo Frank. "Nuestros hallazgos demuestran la importancia de los estudios funcionales para entender cómo el cerebro gobierna el comportamiento".

En general, el estudio se basó en gran medida en la capacidad de estudiar tanto la actividad de las neuronas como el papel de estas neuronas en el comportamiento. Para ello, los investigadores desarrollaron nuevas herramientas y utilizaron una combinación de estudios funcionales y anatómicos, enfoques de monitoreo neurogenético y conductual para llevar a cabo estos experimentos tanto en moscas salvajes como transgénicas. (Fuente: NCYT Amazings)