Dormir per poder oblidar

Al llarg dels anys, els científics han plantejat moltes idees per explicar per què dormim. Alguns han afirmat que és una manera d’estalviar energia. D’altres han sostingut que dormir constitueix una oportunitat d’eliminar els residus cel·lulars del cervell. I n’hi ha d’altres que han proposat que, senzillament, el fet de dormir obliga els animals a jaure quiets, cosa que els permet no cridar l’atenció dels depredadors.

Doncs bé, un parell d’articles publicats al febrer a la revista Science aporten proves que apunten a una altra direcció: dormim per oblidar algunes de les coses que aprenem cada dia i de les quals cal fer neteja.

Per aprendre, hem de generar unes connexions, anomenades sinapsis, entre les neurones del nostre cervell. Aquestes connexions permeten a les neurones enviar-se senyals les unes a les altres de manera ràpida i eficient. A les xarxes que es formen emmagatzemem nous records.

El 2003, Giulio Tononi i Chiara Cirelli, dos biòlegs de la Universitat de Wisconsin, van plantejar que durant el dia les sinapsis creixen amb tanta exuberància que els nostres circuits cerebrals s’omplen de soroll. Quan dormim, afirmaven els científics, el nostre cervell poda les connexions per destriar el senyal que ens interessa del soroll.

Les sinapsis, en directe

En els anys que han transcorregut des de llavors, Tononi i Cirelli, amb altres investigadors, han recopilat un gran nombre de proves indirectes que corroboren aquesta teoria, coneguda com a hipòtesi de l’homeòstasi sinàptica. Per exemple, sembla que les neurones són capaces de podar les seves sinapsis, almenys segons s’ha vist en una placa de laboratori.

En experiments de laboratori realitzats amb conjunts de neurones, els científics han pogut administrar un fàrmac a les cèl·lules nervioses perquè les esperoni a generar sinapsis addicionals. Més tard, van veure com les neurones podaven una part de les estructures que havien generat.

Les ones elèctriques que emet el cervell també aporten proves en aquest sentit. Durant el son profund, les ones s’alenteixen. Tononi i Cirelli afirmen que el que provoca aquest canvi és la retracció de les sinapsis durant la poda.

Així mateix, fa quatre anys, a Tononi i Cirelli se’ls va presentar l’ocasió de posar la seva teoria a prova observant les sinapsis amb els seus propis ulls: van adquirir una mena de màquina per tallar a rodanxes, dissenyada exclusivament per al teixit cerebral, i la van fer servir per obtenir talls ultrafins del cervell d’un ratolí. Luisa de Vivo, una científica assistent que treballa al seu laboratori, va dirigir un estudi del teixit cerebral extret als ratolins, a alguns mentre estaven desperts i als altres qua estaven adormits.

Amb l’ajut dels seus col·legues, De Vivo va poder determinar la mida i la forma d’un total de 6.920 sinapsis. Els investigadors van constatar que en el cervell dels ratolins adormits l’activitat sinàptica era un 18% menor que en el dels ratolins desperts. “Resulta sorprenent un canvi tan notable”, comenta Tononi.

El segon estudi publicat fa poc a Science el va encapçalar Graham H. Diering, investigador postdoctoral de la Universitat John Hopkins. Diering i els seus col·legues es van proposar examinar la hipòtesi de l’homeòstasi sinàptica estudiant les proteïnes del cervell dels ratolins. “La veritat és que l’abordem des d’un punt de vista purament pràctic”, afirma Diering.

En un experiment, ell i els seus col·legues van crear una finestra a través de la qual podien observar els cervells dels ratolins. Tot seguit, els van administrar una substància química bioluminiscent, que il·luminava una proteïna superficial de les sinapsis del cervell dels rosegadors. En mirar per la finestra, van descobrir que el nombre de proteïnes superficials disminuïa durant el son. Aquesta disminució és el que caldria esperar si les sinapsis es retraguessin.

A continuació, Diering i els seus col·legues van investigar el desencadenant molecular d’aquest canvi. Van esbrinar que, durant la nit, la quantitat de centenars de proteïnes diferents que es generen es redueix a l’interior de les sinapsis. Però entre elles, hi havia una proteïna en particular, anomenada Homer1A, que destacava.

En experiments anteriors practicats amb neurones en una placa de laboratori, l’Homer1A havia resultat important a l’hora de podar les sinapsis. Diering es demanava si també era important per al son.

Oblits de laboratori

Per esbrinar-ho, ell i el seu equip van estudiar ratolins modificats genèticament perquè fossin incapaços de produir la proteïna Homer1A. Els ratolins modificats dormien com els normals, però en les proteïnes de les seves sinapsis no es produïen els canvis que s’observaven en els ratolins normals. La recerca de Diering semblava indicar que la somnolència provoca que les neurones produeixin Homer1A i l’enviïn a les seves sinapsis. Quan arriba el son, aquesta proteïna engega la maquinària de poda.

Per veure com aquesta maquinària de poda afecta l’aprenentatge, els científics van sotmetre ratolins normals a una prova de memòria. Van ficar els animals en una cambra en què s’enrampaven lleugerament si trepitjaven una secció del terra.

A la nit, els científics van injectar una substància química al cervell d’alguns ratolins. En plaques de laboratori s’ha constatat que aquesta substància impedeix a les neurones podar les sinapsis. L’endemà els científics van tornar a ficar tots els ratolins a la cambra on havien estat. Els dos grups de ratolins van passar gran part del temps aturats per la por que els infonia el record de la descàrrega elèctrica.

Ara bé, quan els investigadors van ficar els rosegadors en una altra cambra, van observar una gran diferència. Els ratolins normals ensumaven la cambra encuriosits. Per contra, els ratolins als quals no se’ls havien podat les sinapsis mentre dormien es tornaven a quedar immòbils.

Diering creu que els ratolins que havien rebut la injecció no eren capaços de recordar amb prou precisió la cambra concreta on havien rebut l’enrampada. Sense la poda nocturna, els seus records esdevenien borrosos.

En un altre experiment de Tononi i el seu equip, els investigadors van constatar que la poda no afectava totes les neurones de la mateixa manera. Una cinquena part de les sinapsis romanien inalterades. És possible que aquestes sinapsis codifiquin records ben assentats que valgui més no tocar. “Es pot oblidar de manera intel·ligent”, afirma Tononi.

Altres investigadors, però, adverteixen que els nous resultats no constitueixen una prova definitiva de la hipòtesi de l’homeòstasi sinàptica. Marcos G. Frank, investigador del son de la Universitat Estatal de Washington, assenyala que fa de mal dir si els canvis que experimenta el cervell durant la nit són conseqüència del son o del rellotge biològic. “És un problema general d’aquest camp”, explica.

Markus H. Schmidt, de l’Institut de Medicina del Son d’Ohio, afirma que, si bé és possible que el cervell podi les sinapsis mentre dormim, és discutible que aquest sigui el motiu principal pel qual dormim. “Els treballs són excel·lents, però ens hem de preguntar si aquesta és una de les funcions del son o és la funció del son, en singular”, diu sobre els nous estudis.

Molts òrgans, no només el cervell, sembla que funcionen de manera diferent mentre dormim, assenyala Schmidt. L’intestí, per exemple, genera moltes cèl·lules noves.

Tononi afirma que els nous resultats ens haurien de fer investigar què fan els medicaments hipnòtics que prenem avui dia al cervell. Pot ser que siguin eficaços a l’hora de provocar somnolència, però també és possible que interfereixin en la poda necessària per a la formació dels records. “Pot ser que juguis en contra teu”, adverteix Tononi.

Potser en el futur els medicaments per dormir s’adreçaran exclusivament a les molècules implicades en el son i garantiran que les sinapsis puguin efectuar la poda satisfactòriament. “Quan saps una mica què passa sobre el terreny, et pots formar una idea més precisa de com abordar el tractament”, conclou Tononi.