el efecto de la malnutrición sobre el ciclo de sueño y vigilia y las

EL EFECTO DE LA MALNUTRICIÓN SOBRE EL CICLO DE SUEÑO Y VIGILIA Y
LAS RELACIONES FUNCIONALES HIPOCAMPO CORTEZA EN LA RATA
LONGEVA MALNUTRIDA
Sánchez Cervantes, M.C.1; Alejo González M.P. 2; Durán Hernández, P. 3; Lara Galván, Y.
Y. 1; Evangelista Herrera R. 2; Cintra McGlone, L.F. 3
1
Facultad de Psicología UAQ, 2Universidad Autónoma de Aguascalientes, 3Instituto de
Neurobiología UNAM Campus Juriquilla
RESUMEN
Se examinaron las interacciones hipocampo-corticales de la actividad eléctrica cerebral en dos
grupos de ratas, machos, longevas, malnutridas crónicas y controles, de la cepa Sprague-Dawley.
Se obtuvieron los registros de la actividad eléctrica durante veinticuatro horas y se analizaron los
parámetros espectrales y los índices de correlación inter e intrahemisférica. Los índices de
correlación indican el grado o nivel de comunicación e interrelación entre dos o más estructuras
cerebrales. Los resultados obtenidos fueron enriquecedores, al percatarnos de las alteraciones en
los estados de vigilancia a los que conduce la malnutrición pre y postnatal en ratas longevas,
teniendo como punto referencial a las ratas control. Nuestros resultados revelaron que los
animales malnutridos longevos están fuertemente impactados por la malnutrición, en cuanto a la
comunicación hipocampo-cortical izquierda, lo que sugiere alteraciones en las respuestas
conductuales que utilizan este circuito como es el establecimiento de los estados de vigilancia y
los procesos de memoria y aprendizaje.
INTRODUCIÓN
El sueño es un estado de vital importancia para los seres humanos, que insume un tercio de
nuestras vidas. Es un periodo activo en donde se presentan transformaciones en las funciones
corporales (tales como la sucesión rítmica de variaciones hormonales, metabólicas y de
temperatura), así como cambios en las actividades mentales; ambas de enorme trascendencia para
el equilibrio psíquico y físico de los individuos.
En los mamíferos el sueño comprende dos fases: Sueño de Ondas Lentas (SOL) y Sueño de
Movimientos Oculares Rápidos (SMOR), dichas fases sufren cambios en función de la edad.
La nutrición es uno de los estímulos externos más importantes por su impacto en la maduración y
desarrollo funcional del sistema nervioso central (SNC); luego entonces, que la malnutrición
-como el resultado de un insulto alimenticio, ya sea debido a una dieta excedida o baja en
nutrientes- afecte al SNC, al ser sufrida en los mamíferos de forma prenatal y/o postnatal,
particularmente, durante los periodos críticos de desarrollo, llegando a producir cambios
permanentes en algunas de las estructuras del SNC y alterando el ciclo de sueño y vigilia.
En este proyecto, se han empleado ratas macho Sprague-Dawley longevas (570-590 días de
edad), como objeto de investigación, ya que se trata de un mamífero altricio, cuya ontogénesis es
muy parecida a la del ser humano. El objetivo radica en evaluar los efectos homeostáticos y
circádicos producidos por la malnutrición crónica durante el desarrollo del Sistema Nervioso
Central y sus repercusiones sobre los procesos de comunicación y sincronización neuronal,
respuestas conductuales que involucran procesamientos cognoscitivos y fisiológicos como la
temperatura cerebral y la actividad locomotora. Para este propósito, se emplearon análisis
espectrales de la correlación interhemisférica de:
-La actividad rítmica lenta del hipocampo.
-La actividad eléctrica de la corteza.
Para determinar la ritmicidad circádica de la actividad eléctrica presente en ambas estructuras.
1
Además de un análisis de correlación intrahemisférica, para determinar si existen alteraciones en
el acoplamiento temporal de las señales eléctricas del hipocampo y la corteza.
MÉTODO DE MALNUTRICIÓN.
Se emplearon dos grupos de ratas albinas (Rattus norvergicus) de la cepa Sprague-Dawley. Un
grupo con malnutrición in-útero y postnatalmente, con dieta baja en proteína, de 6% de caseína
(modelo malnutrición crónica -MC-). El otro grupo (Control –Co-) tuvo una dieta normal de 25%
de caseína (LabDiet R Purina Mills, Inc) durante la gestación y después del nacimiento. Ambos
grupos se sometieron a cirugía exterotáxica para implante bilateral de electrodos en la Corteza
Occipital y el CA1 de la formación hipocámpica, con la finalidad de obtener registros de su
actividad eléctrica; asimismo, dos electrodos en los músculos dorsales del cuello, para registrar
la actividad muscular, y un tornillo de acero inoxidable como electrodo de referencia y tierra.
Para el registro de la actividad electroencefalográfica se introdujeron a los animales en cámaras
sonoamortiguadas de registro (38X38X114cm).
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Las señales obtenidas de la CO, y el CA1, capturadas en una computadora PC compatible
mediante un convertidor A/D, se analizaron en línea, de acuerdo a los criterios de discriminación
de los estados de vigilancia que consideran la amplitud y la frecuencia de la actividad eléctrica.
Posteriormente, estos datos, se analizaron para obtener las potencias relativas para los espectros
de frecuencias electroencefalográficas de 1-32 Hz de la corteza y la actividad eléctrica del
hipocampo en los grupos Co yMC. (gráfica 1 y 2), vía la Transformada Rápida de Fourier, así
como el análisis de correlación de la potencia espectral de la actividad Inter. (gráfica 3) e
intrahemisférica (gráfica 4) del circuito hipocampo-cortical.
% m v2
Gráfica 1. ANÁLISIS DE LA POTENCIA RELATIVA DE LA ACTIVIDAD EEG,
DEL GRUPO CONTROL
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Hi
Hd
Ci
Cd
1Hz
4Hz
7Hz
10Hz
13Hz
16hz
19Hz
22Hz
25Hz
28Hz
31Hz
Frecuencia (Hz)
2
Gráfica 2. ANÁLISIS DE LA POTENCIA RELATIVA DE LA ACTIVIDAD EEG,
DEL GRUPO CON MALNUTRICIÓN CRÓNICA
% mv 2
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Hi
Hd
Ci
Cd
1Hz
4Hz
7Hz
10Hz
13Hz
16hz
19Hz
22Hz
25Hz
28Hz
31Hz
Frecuencia (Hz)
Puede observarse que las potencias relativas tienen cierto grado de varianza entre el grupo Co y el
grupo MC, siendo en la frecuencia de 7Hz, donde se encuentra la máxima diferencia (Co: 8.997 y
MC: 10.6831), amén de los picos que se localizan el final de la frecuencia, me refiero a las
cúspides de 21 y 28Hz, no alcanzadas por el grupo MC.
Gráfica 3. ANÁLISIS DE CORRELACIÓN DE LA POTENCIA ESPECTRAL
DE LA ACTIVIDAD INTERHEMISFÉRICA
En esta gráfica puede verse la dispersión de la correlación de la potencia espectral
de la actividad electroencefalográfica, pueden notarse diferencias entre el grupo Co
y el grupo MC, sin embargo, sin presentar alteraciones dramáticas o importantes.
Gráfica 3. ANÁLISIS DE CORRELACIÓN DE LA POTENCIA ESPECTRAL
DE LA ACTIVIDAD INTRAHEMISFÉRICA
3
La gráfica de dispersión de la correlación de la potencia espectral de la actividad
EEG, muestra una alteración bastante considerable manifestada en el grupo MC
en cuanto a la interacción entre las estructuras CA1 izquierda y la CO izquierda
dispersión que va de 0.093 a 0.589).
D u r a c i ón d e l o s E s t a d o s d e V i g i l a n c i a
D u r a c i ón d e l o s E s t a d o s d e V i g i l a n c i a
11%
10 %
W%
S%
W%
31%
S%
37%
R%
R%
Gr upo Longevo M al nut r i do
Gr upo Longevo Cont r ol
Cr óni co (24 Hr Regi st r oE E G)
(24 Hr Regi st r o E E G)
53%
58%
Al comparar las dos gráficas, podemos observar que los estados de vigilancia (W:
Vigilia; S: Sueño de Ondas Lentas; R: Sueño de Movimientos Oculares Rápidos)
son perceptiblemente alterados por la malnutrición.
CONCLUSIONES
La malnutrición crónica afecta el desarrollo del Sistema Nervioso Central y las repercusiones se
presentan a nivel de los procesos de comunicación y sincronización neuronal, luego entonces, que
se vean fuertemente afectados los procesos cognitivos y fisiológicos, tales como el ciclo de sueño
y vigilia. La falta de sueño ocasiona un aumento del estado de ansiedad e irritabilidad, además de
una disminución de la capacidad intelectual y provoca pérdida de la memoria y de reflejos,
aunado a una constante sensación de sueño, durante la vigilia, que impide la concentración en las
actividades cotidianas. Así tenemos que, la malnutrición en las ratas longevas tiene efectos
homeostáticos y circádicos que difieren en gran medida de los de una rata longeva con una
nutrición control.
Concluimos que, la malnutrición es una variable que puede llegar a afectar considerable y
permanentemente la vida de un mamífero, teniendo repercusiones a nivel orgánico y psíquico;
por lo que se recomienda -como proyecto a corto y largo plazo- mantener una dieta que contenga
los nutrientes necesarios para tener una buena calidad de vida y un envejecimiento menos
problemático.
REFERENCIAS BIBLIGRÁFICAS
Gispert; C.; Gay, J; Vidal, J. A. y col., “Sueño y ensueño” en Enciclopedia de Psicología. Océano
Grupo Editorial., Vol. 2, Cap. 13, pp. 306-335, 2000
Kamino SAita O. “Psicobiología del estrés” en Estés y manifestaciones clínicas., (Cherem Halabe
J. y Kamino SAita O.), McGraw-Hill, Interamericana., Vol. V, número 3; 2003
Morgane, P. J.; Austin-LAFrance, R.; Bronzino, J. ; Tonkiss, J. ; Diáz, S. ; Cintra, L. ; Kemper,
T. ; Galler, J. R., “Prenatal malnutrition and development of the brain” In Neuroscience and
Biobehavioral Reviews., Vol. 17, pp. 91-128, 1993
Purves, D., “Sueño y vigilia” en Invitación a la neurociencia. Médica Panamericana. Buenos
Aires, Argentina., pp. 541-555; 2001
4
5