1. FISIOLOGÍA DEL SUEÑO: Neuroanatomía y
neruoquímica
Dr. Ivan Hermann Schobert Capetillo

2. FISIOLOGÍA DEL SUEÑO

3. SUEÑO
DEFINICIÓN
Estado conductual reversible
acompañado de una desconexión del
estado de percepción

4. SUEÑO - EEG
 1) Desaparece la actividad alfa de los registros de EEG,
reemplazada por un patrón de frecuencias mixtas de
voltaje relativamente bajo y polimorfo
 2) El electro-oculograma muestra movimientos de los ojos
lentos y pendulares, algunas veces descoordinados, al
iniciarse el sueño el electromiograma revela disminución
gradual del tono muscular.

5. FASES DEL SUEÑO
 Vigilia
 Sueño No MOR (sin movimientos oculares
rápidos- 3 etapas)
 Sueño MOR (movimiento rápido de los
ojos)

6. NMOR
 3 etapas
 Actividad desincronizada y polimorfa, que
corresponde a las etapas de sueño
superficiales
 Progresiva disminución de la frecuencia de
los ritmos (mayor profundidad del sueño)
 Predomina en la primera mitad del sueño

7. ETAPA DEL SUEÑO I
 Desconexión de la percepción de medio ambiente
 Electromiograma (poca diferencia al estado de vigilia)
 Aun responde a los estímulos externos
 EEG (frecuencias mixtas de un voltaje relativamente bajo,
actividad Theta y alfa menor a un 50%
 Movimiento lento y oscilante de los ojos
 Ondas prominentes que aparecen sobre el vértice
 4 a 5%

8. ETAPA DEL SUEÑO II
 Frecuencia de ondas mixtas de voltaje relativamente
bajo
 Husos de sueño (9 y 13 ciclos por segundo, amplitud
variable entre 20 y 50 microvolts)
 complejos k
 Ondas delta de alto voltaje 20%
 Onda de gran amplitud negativa seguida de una
positiva y luego sucede un retorno a la línea basal

9. ETAPA II
 EEG: husos y complejos k
 Mayor estimulo para despertar
 5 a 25 minutos en la etapa del sueño II, el EEG
muestra un incremento gradual en el voltaje
alcanzando hasta 75 microvolts con ondas tipo
delta de una frecuencia que no sobrepasa a 2
cps (ciclos por segundo)

10. ETAPA III
 Ritmo electroencefalográfico menor, no
hay movimientos oculares y el tono
muscular se mantiene o puede estar muy
disminuido
 En la instauración de esta fase del sueño
intervienen, entre otras estructuras, la
corteza prefrontal y el núcleo dorsomedial
del tálamo

11. Sueño MOR
 Sueño paradójico
 Descubierto por Kleitman y Aserinsky,
junto con Dement en los años 50
 Activación cortical por parte de
estructuras encefálicas profundas, como
es la formación reticular activadora
 Desincronización del EEG
 Asemeja a una situación de vigilia, de
alerta

12. Sueño MOR
 Movimientos oculares rápidos
 Dependientes de la actividad de estructuras profundas tales
como la formación reticular pontina
 Se produce una atonía , de lo que son responsables
estructuras como la formación reticular bulbar, el locus
coeruleus, etc
 El músculo diafragma sigue manteniendo el tono, y
contrayéndose, permitiendo la respiración.

13. COMPARACION ENTRE EL
SUEÑO MOR Y NMOR
NMOR MOR
 EEG: Husos de sueño,  Bajo voltaje, baja
complejos K, ondas frecuencia, dientes de
Delta, sincronización sierra
 EOG: Movimientos
lentos o sin ningún
movimiento  Trenes de actividad
 EMG: Relajación parcial ocular rápida
de músculos  Atonía de músculos
antigravitatorios,
intercostales, geniogloso
 TA: Disminuída  Variable

14. COMPARACION ENTRE SUEÑO
NMOR Y MOR
NMOR MOR
 FC: Disminuida y estable  Variable
 GC: Disminuido  Disminuido
 Metabolismo cerebral de
la glucosa: Disminuido  Incrementado
 Temperatura Cerebral:  Incrementada
Disminuida  Incrementada
 FR: Disminuida  Erección
 Genitales: sin cambios  Ensoñaciones

15. COMPARACION ENTRE SUEÑO
MOR Y NMOR
NMOR MOR
 75% del sueño  25% del sueño
 Reducción aminérgica y  Predominio colinérgico (núcleo
aumento colinérgico pedúnculo pontino del tegmento
protuberancial)
 Aferencias: la actividad talàmica
 Aferencias: modificación en la actúa en relevo como en la vigilia
descarga talámica,
desaferentación sensorial  Eferencias: parálisis muscular
 Eferencias: actividad muscular (núcleo pedunculopontino activa el
episódica nucleo reticulomagnocelular que
inhibe las motoneuronas espinales
alfa)
 Sueño dificil de despertar  Facil de despertar
 Predomina en la primera mitad  Segunda mitad del sueño
del sueño

16. Factores que modifican la
estructura del sueño
 Edad
 Historia previa de sueño
 Ciclo circadiano
 Temperatura
 Medicamentos
 Enfermedades

17. SUEÑO Y EDAD
 El niño recién nacido duerme casi todo el día, 50 % del
denominado sueño «activo», que es el equivalente del sueño
MOR
 Lactancia: Períodos de vigilia más prolongados y se
consolida el sueño de la noche; la proporción de sueño MOR
desciende al 25-30 %
 A la edad de 1-3 años sólo duerme una o dos siestas
 4-5 años y la adolescencia muy pocos duermen siesta pero
tienen un sueño nocturno de 9-10 horas estructurado en 5
ciclos o más

18. SUEÑO Y OTROS
 Adulto puede oscilar entre 5 y 9 horas (7.5 y
8.5)
 En épocas de mucha actividad intelectual o
de crecimiento o durante los meses del
embarazo, puede aumentar la necesidad de
sueño
 Estrés, la ansiedad o el ejercicio físico
practicado por la tarde pueden reducir la
cantidad de sueño

19. SUEÑO Y EDAD
 En los ancianos se va fragmentando el sueño
nocturno con frecuentes episodios de despertar
 Reducción del porcentaje de sueño en fase III y no
tanto el de sueño MOR, que se mantiene más
constante a lo largo de la vida
 Las personas de edad avanzada tienen tendencia a
aumentar el tiempo de permanencia en la cama.
Muchas de ellas dormitan fácilmente durante el día
varias siestas cortas

20. SUEÑO Y EDAD

21. DEPRIVACIÓN DE SUEÑO

22. Estudios en animales
 Se han realizado diversos estudios en perros
gatos y ratas, para establecer la función de
las distintas áreas cerebrales y su relación
con el sueño.

23. Estudios en animales
PROSENCÉFALO
 Sección completa del
mesencéfalo ha demostrado
actividad de ondas lentas y husos de sueño.
 Las estructuras por debajo del mesencéfalo –
facilitan estadios de vigilia en el EEG
 Sección a la mitad del puente resulta en
actividad de vigilia con algunas ondas lentas
residuales

24. Estudios en animales
PROSENCÉFALO
 En estos modelos, lesiones a nivel del área
supraóptica inhiben la sincronización
circadiana
 Conclusión: POA juega papel importante en
la iniciación de los estadios de sueño en
modelos con el prosencéfalo aislado

25. Estudios en animales
TALAMO
 Secciones del tálamo en gato
demostraron persistencia de patrones EEG
de sueño y vigilia con ausencia de husos de
sueño en NoMOR.
 Insomnio crónico con reducciones en el
sueño MOR y NoMOR
 Conclusión: El tálamo juega un papel
importante en la regulación de los patrones
EEG tanto en vigilia como en sueño

26. Sistema reticular activador
 Estudios de transección --- sistemas
promotores del despertar y alertamientos
 Lesiones en puente rostral y mesencéfalo
 Grupo de neuronas en la formación reticular
adyacente al puente y mesencéfalo se
extienden al hipotálamo --- Alertamiento
 Liberación de neurotransmisores específicos

27. Características del SRA
 Alertamiento = cambios fisiológicos en
sistemas autónomo, motor, endocrino,
sensorial y EEG
 Proyecciones del mesencéfalo e
hipotálamo hacia tálamo, sistema límbico
y neocorteza cerebral para generar
alertamiento cortical
 Proyecciones descendentes – cambios
en el tono muscular

28. Características del SRA
 La acción de los neurotransmisores depende
de las propiedades de sus receptores
 Moléculas de recaptura regular la acción del
NT y su duración
 Lesiones crónicas en alguno de los sistemas
de alertamiento o KO, causan efectos mínimos
en los patrones de sueño-vigilia
 MOR – Estado de sueño vs estado neocortical
de vigilia

29. Control del alertamiento-
despierto
BF – Prosencéfalo
Ach - Acetilcolina
TMN – Núcleos
tuberomamilares
HA - Histamina
SN – Sustancia nigra
VTA – Área tegmental
ventral
DA - Dopamina
PPT – Núcleo tegmental
pedunculopontino
LDT – Núcleo tegrmental
laterodorsal
LC – Locus coeruleus
NE - Norepinefrina

30. Control del alertamiento-
despierto

31. Sistemas de Alertamiento
MOR-off
 Serotonina
 Norepinefrina
 Histamina
 Orexina

32. Sistemas de Alertamiento
MOR-off
SEROTONINA (5HT)
- Localización: núcleos del rafe dorsal y medial
- Inervación: Región anterior del cerebro
- Proyecciones: Sistema límbico, diencéfalo y
corteza cerebral
- Neurotransmisor de la vigilia
- Estimula los alertamientos
- Aumenta en la vigilia,
Disminuyen en NoMOR
Disminuyen aún mas en MOR

33. Sistemas de Alertamiento
MOR-off
SEROTONINA (HA)
- Existen receptores exitatorios y otros
inhibitorios
- 5HT2A – Facilitan el sueño NoMOR
- 5HT1A – Inhiben sueño MOR
- Inhibidores de la recaptura de serotonina:
Promueven el alertamiento y los despertares

34. Sistemas de Alertamiento
MOR-off
NOREPINEFRINA (NO)
- Localización: Locus coeruleus (LC)
- Proyecciones: Región anterior del cerebro
diencéfalo y cerebelo.
- Aumenta en la vigilia
Disminuyen en NoMOR
Ausencia en MOR
- Psicoestimulantes son inhibi-
dores de la recaptura y pro-
mueven vigilia

35. Sistemas de Alertamiento
MOR-off
HISTAMINA (HA)
- Localización: núcleos tuberomamilares (TMN) e
hipotálamo posterior (PH)
- Proyecciones: Cerebro anterior e hipotálamo
así como tallo cerebral y espina dorsal
- Promueven el alertamiento a
nivel central
- Antihistamínicos que cruzan la
barrera HE causan sedación

36. Sistemas de Alertamiento
MOR-off
HISTAMINA (HA)
- Descarga regular en la vigilia
Disminución en NoMOR
Ausencia en MOR

37. Sistemas de Alertamiento
MOR-off
OREXINA
- Localización: Hipotálamo medio-lateral
- Proyecciones: Todo el cerebro y tallo cerebral
- Estimulan neuronas HA, 5HT y NE
- Activas en la vigilia
Ausentes en NoMOR
Ausentes en MOR
- Narcolepsia = ausencia
de neuronas de orexina

38. Sistemas de Alertamiento
MOR-on
 Acetil-colina
 Dopamina
 Glutamato

39. Sistemas de Alertamiento
MOR-on
ACETILCOLINA (ACh)
- Localización: Formación reticular
pontomesencefálica (RF) y nucleos tegmental
laterodorsal (LDT) y peduncolopontino (PPT)
- Proyecciones: Tálamo, hipotálamo y cerebro
anterior
- Aumenta descarga en vigilia
sueño MOR
Ausencia en NoMOR

40. Sistemas de Alertamiento
MOR-on
DOPAMINA (DA)
- Localización: Sustancia nigra y area tegmental
y mesencefalo (región basal y medial del
hipotálamo)
- Proyecciones: Corteza frontal
- Aumenta descarga en vigilia
sueño MOR
- Amfetaminas y modafinil redu-
cen la recaptura de dopamina
- Parkinson - somonolencia

41. Sistemas de Alertamiento
MOR-on
GLUTAMATO (Glu)
- Localización: Puente y mesencéfalo
- Proyecciones: ???
- Neurotransmisor exitatorio
- Antagonistas del receptor
- Ketamina y algunas drogas
Dosis bajas producen alertamiento
Dosis altas producen sedación

42. Sistemas de Alertamiento
MOR-on

44. Mecanismos promotores del
sueño
 Reducción de los sistemas de alertamiento
durante el sueño No MOR
 Von Economo – Área preóptica (POA)
 Transección de POA y PH (hipotálamo
posterior)
 Actividad delta en EEG aumenta con el
calentamiento del POA
Nauta WJH: Hipothalamic regulation of sleep in rats; An experimental
study. J Neurophysiol 1946; 9:285-316

45. Promotores del sueño
 Mapeo c-Fos (Marcador de activación neuronal)
 Activación en Area preoptica ventrolateral (VLPO)
 Nucelo preoptico mediano tanto rostral y caudal (MnPN)
Sherin JE, Shiromani PJ, McCarley RW, et al: Activacion of ventrolateral preoptic neurons
during sleep. Science 1996; 271:216-219

46. Promotores del sueño
 Las neuronas en
estos núcleos (VLPO
y MnPN) se
encuentran activadas
en sueño MOR y No
MOR
 VLPO – Trans entre
despierto – inicio de
sueño – No MOR
profundo

47. Sistema Hipnogénico POA
 VLPO y MnPN – activación de neuronas
GABAergicas durante el sueño
 GABA aumenta en No MOR y aún más en
MOR en PH (hipotálamo posterior), DR y LC
 Neuronas del sueño de POA – secreción de
GABA – inhibición de los sistemas de
alertamiento
 PH y LH facilitan la activación motora y
autonómica y también son inhibidas por GABA

48. Sistema Hipnogénico POA
 Neuronas GABAergicas en el VLPO son
inhibidas por ACH, 5-HT, y NE (del sistema de
alertamiento)
 MnPN son inhibidas por NE

49. Generación EEG
 2 tipos de actividad talamocortical
 Activación tónica o disincrónica (Despierto y MOR)
 Activación rítmica o sincrónica (No MOR)
 Neuronas aferentes del tálamo (potenciales de
acción)
 Activación tónica en estado de reposo
postdespolarización
 Activación en ráfaga con pausas en estado de
reposo con hiperpolarización

50. Generación EEG
Jouvet M. Neurophysiology of the states of sleep. Physiol Rev 1967;47: 117-177.

51. Generación EEG
 Estado de vigilia:
- Células talamocorticales
(TC) reciben estímulos
exitatorios de neuronas
sensitivas del tallo
cerebral y de los
sistemas de alertamiento
- Esto promueve la
despolarización tónica de
las células RE

52. Generación EEG
 Las células RE (reticulares)
son GABAérgicas
 Envian señales inhibitorias de
regreso a células TC
 Vías cortico-talmámicas a
través de células PY.
 Funcionan en
retroalimentación hacia las
células RE y TC y son
predominantemente
inhibitorias
 Tienen organización
topográfica

53. EGG: Husos de sueño
 Ondas sinusoidales de 10 a 15 Hz
 Generadas en el tálamo
 Producto de interacción de las células RE y los
núcleos de las TC
 Alta frecuencia: Potenciales de acción
inhibitorios
 Se requiere de la retroalimentación de la
corteza para la sincronización de estas ondas

54. EGG: Ondas delta
 Componentes en tálamo y corteza
 Rango entre 1 y 4 Hz
 También requiere de vías cortico-
talámicas y cortico-corticales para su
sincronización
 Persisten a pesar de talectomía a
diferencia de los husos de sueño

55. EGG: Ondas lentas
 Menores a 1 Hz
 Origen cortical
 2 estados en su
generación:
 “Up”- generación de
potenciales de acción
corticales
 “Down” – Periodo de
hiperpolarización e
inactividad
Muckovski M, Chauvette S, Timofeev I, Volgushev M., Detection of active and silet states in neocortical
neurons from the field potential signal during slow-wave sleep. Cereb Cortex 2007; 17:400-414.

56. EGG
 Los husos de sueño y ondas delta, son
bloqueadas por el tallo cerebral – vía
colinérgica, monoaminérgica, orexinérgica y
glutamaérgica
 El POA controla los patrones EEG por
modulación inhibitoria de estos sistemas de
alertamiento
 Esta inhibición permite la hiperpolarización de
neuronas del tálamo

57. Ciclo circadiano y sueño
 Nucleo supraquiasmatico (SCN)
del POA
 SCN envia estimulos a la zona
subparaventricular (SPVZ)
 La SPVZ tiene proyecciones
hacia MnPN e indirectamente
hacia VLPO a través del núcleo
hipotalámico dorsomedial (DMH)
Lesiones en el DMH han demostrado inhibir la
distribución circadiana vigilia-sueño en ratas

58. Termoregulación - sueño
 Sueño ligado estrechamente al enfriamiento
del cuerpo
 Latencia del sueño – Perdida de calor
 Inicio del sueño – Vasodilatación y
sudoración
 Aumento de temperatura ambiental
incrementa la somnolencia así como la
duración del sueño NMOR
 Conforme aumenta la temperatura, aumenta
la posibilidad de tener alertamientos

59. Termoregulación - sueño
 PAO – centro de
termoregulación
 Calentamiento de PAO =
Sueño NoMOR, actividad de
ondas lentas
 Aumento en la temperatura de
PAO
 Supresión de la descarga
de neuronas de
alertamiento
 PH, DR, LH y Cerebro
anterior (acetil-colina)

60. El sueño
Si el sueño fuera (como dicen) una
tregua, un puro reposo de la mente,
¿por qué, si te despiertan bruscamente,
sientes que te han robado una fortuna?
¿Por qué es tan triste madrugar? La hora
nos despoja de un don inconcebible,
tan íntimo que sólo es traducible
en un sopor que la vigilia dora
de sueños, que bien pueden ser reflejos
truncos de los tesoros de la sombra,
de un orbe intemporal que no se nombra
y que el día deforma en sus espejos.
¿Quién serás esta noche en el oscuro
sueño, del otro lado de su muro?
Jorge Luis Borges