relajada y conciencia con atención enfocada. Hay patrones leves de actividad eléctrica cerebral, que se relacionan con cada uno de estos estados. Las variaciones de retroalimentación dentro de la corteza cerebral y entre el tálamo y la corteza sirven como generadores de esta actividad y posibles determinantes del esta-do conductual. Es posible despertar al sujeto con estimulación sensitiva y por impulsos que ascienden por el centro reticular del mesencéfalo. Muchas de estas actividades tienen fluctuaciones rítmicas con duración cercana a 24 h; o sea, son circadianos.

229

C A P Í T U L O

15Actividad eléctrica del cerebro, estados de sueño-vigilia y ritmos circadianos

O B J E T I V O S

Después de revisar este capítulo, el lector será capaz de:

Describir los tipos principales de ritmos que conforman el electroencefalograma (EEG). ■

Listar los usos clínicos principales del electroencefalograma. ■

Resumir las características conductuales y electroencefalográficas de cada una de las etapas ■

del sueño sin movimiento ocular rápido (NREM) y con movimiento ocular rápido (REM), y el mecanismo que explica su generación.

Describir el patrón de sueño nocturno normal de los adultos y las variaciones en su patrón ■

desde el nacimiento hasta la vejez.

Caracterizar el ritmo circadiano y la función de los núcleos supraquiasmáticos en su regu- ■

lación.

Describir la regulación diurna de la síntesis de melatonina a partir de serotonina en la glán- ■

dula pineal y su secreción a la corriente sanguínea.

La mayoría de las diversas vías sensitivas descritas en los capítu-los 11 a 14, transmiten impulsos de órganos sensitivos mediante cadenas de tres o cuatro neuronas a sitios particulares en la cor-teza cerebral. Los impulsos hacen posible la percepción y la lo-calización de sensaciones individuales. Sin embargo, éstas deben procesarse en el cerebro despierto para ser percibidas. Al menos en los mamíferos, hay un espectro de estados conductuales que varían desde el sueño profundo al sueño ligero, sueño de mo-vimientos oculares rápidos y dos estados de vigilia: conciencia

INTRODUCCIÓN

TÁLAMO, CORTEZA CEREBRAL Y FORMACIÓN RETICULARNÚCLEOS DEL TÁLAMO

El tálamo es una acumulación grande de grupos neuronales en el diencéfalo; participa en las funciones sensitiva, motora y límbica. Toda la información que llega a la corteza se procesa

en el tálamo, razón por lo cual se denomina“compuerta” a la corteza cerebral.

El tálamo puede dividirse en núcleos que se proyectan de ma-nera difusa en regiones amplias de la neocorteza y los núcleos que se proyectan en áreas pequeñas específicas de la neocorteza y el sistema límbico. Los núcleos que se proyectan en regiones amplias de la neocorteza son los núcleos medial e intralami-nar. Los núcleos proyectados hacia áreas específicas incluyen los núcleos de relevo sensitivo específico y núcleos participantes en

230 SECCIÓN III Neurofi siología central y periférica

ORGANIZACIÓN CORTICAL

La neocorteza está organizada en seis capas (fig. 15-1). El tipo neuronal más abundante es la célula piramidal, con un extenso árbol dendrítico vertical (figs. 15-1 y 15-2) que pueden llegar a la superficie cortical. Sus cuerpos celulares se encuentran en todas las capas corticales, excepto la capa I. Los axones de estas células casi siempre emiten colaterales recurrentes que regresan y forman sinapsis en las porciones superficiales de los árboles dendríticos. Las aferentes de núcleos específicos del tálamo ter-minan sobre todo en la capa cortical IV, mientras que las aferen-tes inespecíficas se distribuyen en las capas I-IV. Las neuronas piramidales son las únicas neuronas de proyección de la corteza y son de tipo excitatorio que liberan glutamato en sus termi-naciones. Las otras variedades de células corticales comprenden neuronas de circuito local (interneuronas), las cuales se clasifi-caron según su forma, patrón de proyección y neurotransmisor. Las interneuronas inhibitorias (células “en canasta” y células “en candelero”) liberan ácido aminobutírico γ como neurotransmisor.

mecanismos de control eferente. Los núcleos de relevo sensi-tivo específicos comprenden los cuerpos geniculados medial y lateral, los cuales transmiten impulsos auditivos y visuales a las cortezas auditiva y visual, y los núcleos posterior lateral ventral (VPL) y posteromedial ventral, que transmiten información so-matosensitiva al giro poscentral. Los núcleos ventral anterior y el ventral lateral participan en la función motora. Reciben in-formación de los ganglios basales y el cerebelo para proyectarla a la corteza motora. Los núcleos anteriores reciben aferentes de los cuerpos mamilares y envían información a la corteza límbi-ca, donde ésta puede participar en la memoria y las emociones. La mayoría de los núcleos talámicos descritos corresponde a neuronas excitatorias que liberan glutamato. El tálamo también contiene neuronas inhibitorias en el núcleo talámico reticular. Estas neuronas liberan ácido aminobutírico γ (GABA) y, a dife-rencia de las otras neuronas talámicas descritas, sus axones no se dirigen a la corteza. En lugar de eso, ellos son interneuronas talámicas y regulan las respuestas de otras neuronas talámicas a la información proveniente de la corteza.

Capa multiforme

Materia blanca

Capa molecular

Capa interna de células piramidales

Capa interna de células granulosas

Capa externa de células granulosas

Capa externa de células piramidales

VI

I

V

IV

II

III

Tinción de Golgi Tinción de Nissl Tinción de WeigertSuperficie pial

FIGURA 151 Estructura de la corteza cerebral. Las capas de la corteza están indicadas por los números. La tinción de Golgi muestra los cuer-pos celulares neuronales y las dendritas; la tinción de Nissl deja ver los cuerpos celulares, y la tinción de Weigert para vaina de mielina muestra las fibras nerviosas mielinizadas. (Modificada de Ranson SW, Clark SL: The Anatomy of the Nervous System, 10th ed. Saunders, 1959.)

CAPÍTULO 15 Actividad eléctrica del cerebro, estados de sueño-vigilia y ritmos circadianos 231

áreas encargadas de la regulación de la frecuencia cardiaca, la presión arterial y la respiración. Algunas de las fibras des-cendentes de la formación reticular inhiben la transmisión en las vías sensitivas y motoras de la médula espinal; varias zonas reticulares, y las vías que emergen de ellas participan en la es-pasticidad y ajuste de los reflejos de estiramiento. En este capí-tulo, se consideran el sistema activador reticular (RAS) y los componentes relacionados del cerebro encargados del estado de conciencia y el sueño.

El sistema activador reticular es una vía polisináptica com-pleja que nace de la formación reticular del tallo encefálico, con proyecciones a los núcleos intralaminares y reticulares del tála-mo, los cuales a su vez se proyectan de manera difusa e inespe-cífica a amplias regiones de la corteza (fig. 15-3). Las colatera-les confluyen en él, no sólo desde haces sensitivos ascendentes largos, sino también de los sistemas trigémino, auditivo, visual y olfatorio. La complejidad de la red neuronal y el grado de con-vergencia en este sistema eliminan la especificidad por moda-lidad, y la mayoría de las neuronas reticulares se activa con la misma facilidad con distintos estímulos sensitivos. Por tanto, el sistema es inespecífico, mientras que las vías sensitivas clásicas son específicas, ya que sus fibras se activan sólo con un tipo de estimulación sensitiva.

POTENCIALES CORTICALES EVOCADOSLos fenómenos eléctricos que ocurren en la corteza después de la estimulación de un órgano sensitiva, pueden vigilarse con un electrodo explorador conectado con otro electrodo en un punto indiferente a alguna distancia. Se observa una respuesta característica en animales anestesiados con barbitúrico, el cual elimina gran parte de la actividad eléctrica de fondo. Si el electrodo explorador se halla sobre el área receptora primaria para un sentido particular, aparece una onda superficial posi-tiva con una latencia de 5 a 12 ms. Luego le sigue una peque-ña onda negativa y después a menudo aparece una desviación positiva más grande y más pronunciada con una latencia de 20 a 80 ms. La primera secuencia de onda positiva-negativa es

Las células “en canasta” tienen terminaciones axónicas largas que rodean el cuerpo de las neuronas piramidales; forman la mayoría de las sinapsis inhibitorias en los cuerpos y las dendritas piramidales. Las células “en candelero” constituyen una fuente poderosa de inhibición de las células piramidales porque tienen terminaciones axónicas que finalizan sólo en el segmento inicial del axón de la célula piramidal. Sus botones terminales forman cortas hileras verticales que parecen candeleros, lo cual explica su nombre. Las células estrelladas espinosas son interneuronas excitatorias que descargan glutamato como neurotransmisor. Estas células se encuentran sobre todo en la capa IV y son un receptor importante de información sensitiva derivada del tá-lamo; ellas conforman un ejemplo de neurona multipolar (con arborizaciones locales dendríticas y axónicas; cap. 4).

Además de organizarse en capas, la corteza también lo hace en columnas. Las neuronas dentro de una columna tienen pro-piedades de respuesta similares, lo cual sugiere que comprenden una red de procesamiento local (p. ej., columnas de orientación y dominancia ocular en la corteza visual).

FORMACIÓN RETICULAR Y SISTEMA ACTIVADOR ASCENDENTE

La formación reticular, el centro reticular filogenéticamente antiguo del cerebro, ocupa la parte media ventral del bulbo y el mesencéfalo. Es sobre todo un área anatómica formada por varios cúmulos neurales y fibras con funciones poco evidentes. Por ejemplo, aquélla contiene los cuerpos celulares y las fibras de muchos de los sistemas serotoninérgicos, noradrenérgicos, adrenérgicos y colinérgicos. Asimismo, posee muchas de las

FIGURA 152 Célula piramidal neocortical. Se muestra la dis-tribución de las neuronas que terminan en ella. A señala aferentes inespecíficas de la formación reticular y el tálamo; B indica colatera-les recurrentes de los axones de células piramidales; C apunta fibras comisurales de sitios de imagen en espejo en el hemisferio contrala-teral; D señala aferentes específicas de núcleos sensitivos talámicos de relevo. (Modificada de Chow KL, Leiman AL: The structural and functional organization of the neocortex. Neurosci Res Program Bull 1970;8:157.)

FIGURA 153 Diagrama que muestra el sistema reticular ascen-dente en el mesencéfalo humano, sus proyecciones a los núcleos intralaminares del tálamo y la salida desde los núcleos intralamina-res a muchas partes de la corteza cerebral. Se observa la activación de estas áreas en imágenes obtenidas con tomografía por emisión de positrones (PET) cuando el sujeto pasa de un estado despierto relajado a una tarea que demanda atención.

A

B

B

C

D

Axón

Núcleos intralaminaresdel tálamo

Formación reticular mesencefálica

Corteza

232 SECCIÓN III Neurofi siología central y periférica

e inhibitorias de las dendritas de cada célula, la corriente fluye hacia dentro y fuera de estos vertederos de corriente, así como de fuentes del resto de los procesos dendríticos y el cuerpo ce-lular. Por tanto, la relación célula-dendrita es la de un dipolo en constante cambio. El flujo de corriente en este dipolo produce fluctuaciones de potencial similares a una onda en un conduc-tor de volumen (fig. 15-4). Cuando la suma de la actividad den-drítica es negativa con respecto a la célula, esta última se halla despolarizada e hiperexcitable; cuando es positiva, la célula está hiperpolarizada y es menos excitable. La corteza cerebelar y el hipocampo son dos regiones más del sistema nervioso central (SNC) donde se encuentran muchos procesos dendríticos para-lelos complejos debajo de la piamadre sobre una capa de células. En ambas áreas, ocurren fluctuaciones rítmicas características en el potencial superficial, similar a las observadas en el electro-encefalograma cortical.

USOS CLÍNICOSDEL ELECTROENCEFALOGRAMA

A veces, el electroencefalograma ayuda a localizar procesos pa-tológicos. Cuando hay una acumulación de líquido sobre una parte de la corteza, quizá se amortigüe la actividad de esta área. Este hecho tal vez ayude a diagnosticar y ubicar trastornos, como hematomas subdurales. Las lesiones en la corteza cerebral inducen la formación local de ondas irregulares o lentas, las cua-les pueden captar las derivaciones del electroencefalograma. A veces, los focos epileptógenos generan ondas de alto voltaje que pueden localizarse.

La epilepsia es un síndrome con múltiples causas. En algu-nas modalidades, se observan patrones electroencefalográficos característicos durante las crisis convulsivas. Sin embargo, entre estas últimas con frecuencia es difícil demostrar alguna altera-ción. Las crisis convulsivas se clasifican en parciales (focales) y generalizadas.

el potencial evocado primario, la segunda es la respuesta se-cundaria difusa.

El potencial evocado primario es muy específico en su loca-lización y sólo puede observarse donde terminan las vías de un órgano sensitivo particular. Un electrodo en la superficie pial de la corteza capta la actividad a una profundidad de sólo 0.3 a 0.6 mm. La respuesta primaria es negativa en lugar de positiva cuando se registra con un microelectrodo insertado en las capas II-VI de la corteza subyacente y la onda negativa dentro de la corteza va seguida de una onda positiva. La secuencia negativa-positiva indica despolarización de las dendritas y los cuerpos de las células en la corteza, seguida de hiperpolarización. La secuencia de onda positiva-negativa registrada en la superficie de la corteza ocurre porque las capas corticales superficiales son positivas en relación con la negatividad inicial, luego negativa con respecto a la hiperpolarización profunda. En animales o se-res humanos no anestesiados, el potencial evocado primario se oculta en gran medida por la actividad espontánea del cerebro, pero puede demostrarse si se superponen múltiples trazos para contrarrestar la actividad de fondo. Dicho potencial es un poco más difuso en animales no anestesiados, pero aún se ubica bien en comparación con la respuesta secundaria difusa.

A diferencia de la respuesta primaria, la reacción secundaria difusa positiva en la superficie no está muy localizada. Aparece al mismo tiempo en la mayor parte de la corteza y se debe a la actividad en las proyecciones desde la línea media y los núcleos talámicos relacionados.

BASE FISIOLÓGICA DEL ELECTROENCEFALOGRAMALa actividad eléctrica de fondo del encéfalo en animales no anes-tesiados se describió por primera vez en el siglo xix. Después, el psiquiatra alemán, Hans Berger, la analizó de manera sistemá-tica e introdujo el término electroencefalograma (EEG) para referirse al registro de las variaciones en el potencial del cerebro. El electroencefalograma puede registrarse con electrodos en el cuero cabelludo con el cráneo intacto o con electrodos sobre o dentro del cerebro. El término electrocorticograma (ECoG) se aplica al registro obtenido con electrodos sobre la superficie pial de la corteza.

Los registros de electroencefalograma pueden ser bipolares o unipolares. Los registros bipolares muestran fluctuaciones en la diferencia de potencial entre dos electrodos corticales; los re-gistros unipolares muestran la diferencia de potencial entre un electrodo cortical y un electrodo en teoría indiferente que está en alguna parte del cuerpo distante de la corteza.

DIPOLOS CORTICALES

El electroencefalograma registrado en el cuero cabelludo es una medida de la suma de potenciales dendríticos postsinápticos y no de potenciales de acción (fig. 15-4). Las dendritas de las cé-lulas corticales constituyen un bosque de unidades con orien-tación similar muy próximas entre ellas, situadas en las capas superficiales de la corteza cerebral (fig. 15-1). Tal vez se generen potenciales propagados en las dendritas. Además, las colatera-les axónicas recurrentes terminan en las dendritas en las capas superficiales. Cuando se activan las terminaciones excitatorias

100 μV

200 mV

Actividad de ondas

Árbol dendrítico

Axón

Potenciales de acción

FIGURA 154 Comparación diagramática de las respuestas eléctricas del axón y las dendritas de una neurona cortical grande. El flujo de corriente hacia y desde los botones sinápticos de las dendri-tas produce actividad de ondas, mientras se transmiten potenciales de acción todo o nada por el axón.

CAPÍTULO 15 Actividad eléctrica del cerebro, estados de sueño-vigilia y ritmos circadianos 233

CICLO SUEÑO-VIGILIARITMOS α, β y γEn los seres humanos adultos despiertos, pero en reposo con la mente libre y los ojos cerrados, el componente principal del elec-troencefalograma es un patrón bastante regular de ondas con una frecuencia de 8 a 13 Hz y amplitud de 50 a 100 μV cuando se re-gistran en el cuero cabelludo. Este patrón es el ritmo α (fig. 15-6). Éste es más prominente en los lóbulos parietal y occipital, y se relaciona con niveles bajos de atención. Se ha observado un ritmo similar en muchas especies de mamíferos. Existen algunas varia-ciones menores de una especie a otra, pero en todos los mamífe-ros el patrón es notoriamente parecido (recuadro clínico 15-2).

Cuando la atención se enfoca en algo, el ritmo α cambia a una actividad irregular de voltaje bajo y de 13 a 30 Hz, el ritmo β (fig. 15-6). Este fenómeno se llama bloqueo α y puede produ-cirse con cualquier forma de estimulación sensitiva o concentra-ción mental, como la solución de problemas matemáticos. Otro término para este fenómeno es excitación o respuesta de alerta, ya que se relaciona con el estado excitado, de alerta. También se le ha llamado desincronización, ya que representa la inte-rrupción de la actividad neural sincronizada evidente necesaria para generar ondas regulares. Sin embargo, la actividad electro-encefalográfica rápida observada en el estado de alerta también está sincronizada, aunque a una mayor frecuencia. Por tanto, el término desincronización es engañoso. Las oscilaciones 𝛄 a 30 a

Las crisis convulsivas parciales se originan en un grupo pe-queño de neuronas y quizá sean resultado de una lesión cefáli-ca, infección cerebral, apoplejía o tumor, pero muchas veces se desconoce la causa. Los síntomas dependen del foco convulsivo. Se dividen en crisis convulsivas parciales simples (sin pérdida de la conciencia) y crisis convulsivas parciales complejas (con alteración del estado de conciencia). Un ejemplo de una convul-sión parcial son las sacudidas localizadas en una mano que pro-gresan a movimientos clónicos de todo el brazo. Casi siempre hay un aura que precede al inicio de una crisis convulsiva par-cial e incluye sensaciones anómalas. El periodo después de una convulsión hasta que se recupera la función neurológica normal se llama periodo posictal.

Las crisis convulsivas generalizadas se relacionan con actividad eléctrica difundida y ésta afecta ambos hemisferios al mismo tiempo. Además, aquéllas se subdividen en categorías convulsivas y no convulsivas, según la presencia de movimien-tos tónicos o clónicos. Las crisis convulsivas de ausencia (antes llamadas crisis convulsivas de pequeño mal) correspon-den a una de las presentaciones de crisis convulsivas generaliza-das no convulsivas caracterizadas por la pérdida momentánea del estado de conciencia. Se relacionan con dobletes (3/s), cada uno formado por una espiga típica y una onda redondeada, que duran cerca de 10 s (fig. 15-5). No se acompañan de aura ni pe-riodo posictal.

La crisis convulsiva generalizada más frecuente es la crisis convulsiva tonicoclónica (antes llamada convulsión de gran mal). Se presenta con inicio súbito de contracción de los múscu-los de las extremidades (fase tónica) que dura unos 30 s, seguida de una fase clónica con sacudidas simétricas de las extremida-des como resultado de la contracción y la relajación alternadas (fase clónica); dura 1 a 2 min. Durante la fase tónica, se observa actividad electroencefalográfica rápida. Al momento de cada sacudida clónica hay ondas lentas, cada una precedida por una espiga. Se observan ondas lentas por algún tiempo después de un episodio.

La investigación reciente proporciona información sobre la posible participación de la liberación de glutamato desde los astrocitos en la fisiopatología de la epilepsia. También hay evi-dencia que apoya la idea de la reorganización de los astrocitos, junto con la generación de dendritas y la formación de nuevas sinapsis, lo cual establece la base estructural para la excitación recurrente del cerebro epiléptico. En el recuadro clínico 15-1, se presenta información sobre la función de las mutaciones genéti-cas en algunas modalidades de epilepsia.

1 s

FIGURA 155 Crisis convulsivas de ausencia. Registro de cuatro derivaciones electroencefalográficas de un niño de seis años de edad que tuvo una de sus “crisis en blanco” durante el registro, en la cual per-dió conciencia de su ambiente y parpadeó. El tiempo está indicado por la línea de calibración horizontal. (Reproducida con autorización de Waxman SG: Neuroanatomy with Clinical Correlations, 25th ed. McGraw-Hill, 2003.)

Mutaciones genéticas y epilepsia

La epilepsia no tiene tendencias geográficas, raciales, genéricas o sociales. Puede presentarse a cualquier edad, pero se diagnos-tica más a menudo en la lactancia, la infancia, la adolescencia y la vejez. Según la Organización Mundial de la Salud, se calcula que 50 millones de personas en todo el mundo (8.2 por cada 1 000 in-dividuos) presentan crisis convulsivas epilépticas. La prevalencia en países en vías de desarrollo (como Colombia, Ecuador, India, Liberia, Nigeria, Panamá, República Unida de Tanzania y Venezue-la) es mayor de 10 por cada 1 000. Muchas personas afectadas ex-perimentan crisis convulsivas no provocadas, por ninguna razón aparente y sin otras alteraciones neurológicas. Estos casos se de-nominan epilepsia idiopática y se asume que son de origen ge-nético. Las mutaciones en los conductos de potasio, sodio y cloro activados por voltaje se han vinculado con algunas modalidades de epilepsia idiopática. Los conductos iónicos mutados originan aumento de la excitabilidad por varios mecanismos patogéni-cos. En fecha reciente, los científicos identificaron al gen mutado generador del desarrollo de la epilepsia infantil de ausencia (CAE). Se encontró que varios pacientes con este padecimiento tienen mutaciones en el gen de una subunidad del receptor para ácido aminobutírico γ llamado GABRB3. Además, ya se identifi-caron mutaciones SCN1A y SCN1B en una modalidad hereditaria de epilepsia llamada epilepsia generalizada con episodios fe-briles. SCN1A y SCN1B son genes de la subunidad del conducto para sodio que poseen expresión amplia en el sistema nervioso. Se sospecha la presencia de mutaciones SCN1A en varias moda-lidades de epilepsia.

RECUADRO CLÍNICO 15-1

234 SECCIÓN III Neurofi siología central y periférica

plejos K. En la etapa 3, un ritmo δ de gran amplitud (0.5 a 4 Hz) domina las ondas electroencefalográficas. En la etapa 4, se ve la máxima disminución en la velocidad, con ondas grandes. Por tanto, las características del sueño profundo corresponden a un patrón de ondas lentas rítmicas, lo cual indica sincronización marcada; a veces esto se llama sueño de ondas lentas. Aunque los ritmos θ y δ son normales durante el sueño, su aparición en la vigilia constituye un signo de disfunción cerebral.

SUEÑO DE MOVIMIENTOS OCULARES RÁPIDOS

Las ondas lentas de gran amplitud observadas en el electroence-falograma durante el sueño son sustituidas de manera periódica por actividad electroencefalográfica rápida de voltaje bajo pare-cida a la del estado de alerta de la vigilia y de la etapa 1 del sueño (fig. 15-7). Por esta razón, el sueño de movimientos oculares rá-pidos también se llama sueño paradójico. No obstante, el sueño no se interrumpe; de hecho, se eleva el umbral para el despertar mediante estímulos sensitivos y estimulación de la formación

80 Hz se ven a menudo cuando un individuo se encuentra alerta y enfoca su atención en algo. Muchas veces dichas oscilaciones sustituyen la actividad rápida irregular cuando el individuo ini-cia la acción motora como respuesta al estímulo.

ETAPAS DEL SUEÑO

Hay dos tipos de sueño: sueño con movimientos oculares rápi-dos (REM) y sueño sin REM (NREM) o de ondas lentas. El pri-mero se llama así por los movimientos oculares característicos que ocurren durante esta etapa del sueño. El segundo se divide en cuatro etapas (fig. 15-7). Una persona que se queda dormida entra primero a la etapa 1, aparece un patrón electroencefalo-gráfico con voltaje bajo y frecuencia mixta. En esta etapa tem-prana del sueño de ondas lentas, puede verse el ritmo θ (4 a 7 Hz). Durante todo el sueño sin movimientos oculares rápidos, se observa alguna actividad del músculo esquelético, pero no hay movimientos oculares. La etapa 2 está marcada por la aparición de ondas sinusoidales llamadas husos del sueño (12 a 14 Hz) y ondas bifásicas ocasionales de alto voltaje denominadas com-

Ritmo 𝛂 (relajado con los ojos cerrados)

Ritmo 𝛃 (alerta)

Tiempo

EOG

Despierto Etapa del sueño 1 2 3 4 REM

EMG

EEG

1 s

50 μV

FIGURA 156 Registros electroencefalográficos que muestran los ritmos 𝛂 y 𝛃. Cuando se enfoca la atención en algo, el ritmo α de 8 a 13 Hz es sustituido por actividad irregular con voltaje bajo de 13 a 30 Hz, el ritmo β. (Tomada de Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vander’s Human Physiology, 11th ed. McGraw-Hill, 2008.)

FIGURA 157 Electroencefalograma (EEG) y actividad muscular durante varias etapas del ciclo sueño-vigilia. El sueño sin movimientos oculares rápidos tiene cuatro etapas. La etapa 1 se caracteriza por disminución ligera en la velocidad del electroencefalograma. La etapa 2 tiene com-plejos K de gran amplitud y husos. Las etapas 3 y 4 tienen ondas δ lentas de amplitud alta. El sueño de movimientos oculares rápidos se caracteriza por dichos movimientos, pérdida del tono muscular y un patrón de actividad de baja amplitud y alta frecuencia. La actividad de mayor voltaje en los trazos de EOG durante las etapas 2 y 3 reflejan la actividad electroencefalográfica de gran amplitud en las áreas prefrontales y sin movimientos ocula-res. EOG, electrooculograma que registra los movimientos oculares; EMG, electromiograma que registra actividad muscular eléctrica. (Tomada de Kandel ER. Schwartz JH, Jessell TM [eds.]: Principles of Neural Science, 4th ed. McGraw-Hill, 2000.)

Variaciones en el ritmo αEn los seres humanos, la frecuencia del ritmo electroencefalográ-fico dominante en reposo varía con la edad. En lactantes hay una actividad rápida parecida a la β, pero el ritmo occipital correspon-de a un patrón lento de 0.5 a 2 Hz. Durante la infancia, este último ritmo se acelera y el patrón α adulto aparece de manera gradual durante la adolescencia. La frecuencia del ritmo α disminuye con la concentración baja de glucosa, la temperatura corporal baja, las concentraciones reducidas de hormonas glucocorticoides y el aumento de la presión parcial de dióxido de carbono en san-gre arterial (PaCO2). Aquélla aumenta en las situaciones inversas. A veces, se usa la respiración excesiva forzada para disminuir el dióxido de carbono en sangre arterial en la clínica con el propósi-to de inducir alteraciones electroencefalográficas latentes.

RECUADRO CLÍNICO 15-2

CAPÍTULO 15 Actividad eléctrica del cerebro, estados de sueño-vigilia y ritmos circadianos 235

DISTRIBUCIÓN DE LAS ETAPAS DEL SUEÑO

En una noche típica de sueño, un adulto joven entra primero en el sueño sin movimientos oculares rápidos, pasa por las etapas 1 y 2, y permanece 70 a 100 min en las etapas 3 y 4. Luego el sueño se hace más ligero y sigue un periodo de sueño de movimientos oculares rápidos. Este ciclo se repite a intervalos de unos 90 min durante toda la noche (fig. 15-8). Los ciclos son similares, aunque se pasa menos tiempo en las etapas 3 y 4 del sueño y más en el sueño de movimientos oculares rápidos conforme se aproxima la mañana. Por tanto, ocurren cuatro a seis periodos de sueño de movimientos oculares rápidos cada noche. El sueño REM ocupa 80% del tiempo total de sueño en los lactantes prematuros (fig. 15-9) y 50% en los neonatos de término. Después, la proporción de sueño de movi-mientos oculares rápidos disminuye con rapidez y se estabiliza en cerca de 25% hasta disminuir más en la vejez. Los niños tienen más tiempo total de sueño y sueño en etapa 4 que los adultos.

CIRCUITO TALAMOCORTICAL

Se cree que un circuito que vincula la corteza con el tálamo es importante para generar patrones de actividad cerebral en

reticular. Durante el sueño paradójico, hay movimientos ocula-res rápidos errantes; por esta razón, también se llama sueño de movimientos oculares rápidos. Otra característica de este último es la ocurrencia de grandes potenciales fásicos originados en las neuronas colinérgicas de la protuberancia anular, los cuales pa-san con rapidez al cuerpo geniculado lateral, y de allí a la corteza occipital. Se llaman espigas pontogeniculooccipitales (PGO). Durante el sueño de movimientos oculares rápidos se reduce mucho el tono de los músculos esqueléticos del cuello.

Cuando se despierta a individuos con características electro-encefalográficas de sueño de movimientos oculares rápidos, ellos casi siempre refieren que estaban soñando, pero no los sujetos a quienes se despierta del sueño de ondas lentas. Esta observación y otra evidencia indican que el sueño de movimientos oculares rápidos y los sueños están muy relacionados.

Las imágenes con tomografía por emisión de positrones (PET) durante el sueño REM muestran aumento de la actividad en el área pontina, la amígdala y el giro anterior del cíngulo, pero decremento de la actividad en la corteza prefrontal y parietal. La actividad en las áreas de asociación visual aumenta, pero se observa un descenso en la corteza visual primaria. Esto es con-gruente con el aumento en la emoción y la operación de un sis-tema neural cerrado, separado de las áreas de actividad cerebral relacionadas con el mundo exterior.

Despierto

REM

1

2

3

4

1 2 3 4 5 6 7

Adultos jóvenes

Eta

pa

s d

el su

eñ

o

Despierto

REM

1

2

3

4

1 2 3 4 5 6 7

Niños

Eta

pa

s d

el su

eñ

o

1 2 3 4 5 6 7

Despierto

REM

1

2

3

4

Sujeto de edad avanzada

Eta

pa

s d

el su

eñ

o

Horas de sueño

10

9

8

7

6

Tiempo total de sueñoH

ora

s/d

ía

25

20

15

10

Porcentaje del tiempo total de sueño en sueño etapa 4

Porc

enta

je

30

25

20

Porcentaje del tiempo total de sueño en sueño REM

Porc

enta

je

0 20 40 60 80 100Edad (años)

FIGURA 158 Ciclos de sueño normal en varias edades. El sueño de movimientos oculares rápidos (REM) está indicado por las áreas de color más oscuro. (Reproducida con autorización a partir de Kales AM, Kales JD. Sleep disorders. M Engl J Med, 1974;290:487.)

FIGURA 159 Cambios en el patrón de sueño humano con la edad. Cada gráfica presenta datos para las edades de seis, 10, 21, 30, 69 y 84 años. REM, movimientos oculares rápidos. (Datos de Kandel ER. Schwartz JH, Jessell TM [eds.]: Principles of Neural Science, 4th ed. McGraw-Hill, 2000.)

236 SECCIÓN III Neurofi siología central y periférica

pasan mucho más tiempo del normal en sueño REM durante unas cuantas noches. No parece que la privación relativamen-te prolongada de sueño de movimientos oculares rápidos tenga efectos psicológicos adversos. Las ratas privadas de sueño du-rante periodos largos, pierden peso a pesar del aumento del con-sumo calórico y, al final, mueren. Varios estudios indican que el sueño es necesario para mantener el equilibrio metabólico-calórico, el equilibrio térmico y la función inmunitaria.

En animales de experimentación, el sueño es necesario para aprender y consolidar la memoria. Las sesiones de aprendizaje no mejoran el desempeño hasta que ocurre un periodo de sueño de ondas lentas o de ondas lentas más movimientos oculares rá-pidos. En el recuadro clínico 15-3, se describen varios trastornos del sueño frecuentes.

RITMOS CIRCADIANOSY CICLO SUEÑO-VIGILIARITMOS CIRCADIANOS

Si no todos, la mayoría de las células de plantas y animales tiene fluctuaciones rítmicas en su función con un ciclo circadiano. En situaciones normales se encauzan, o sea, se sincronizan con el ciclo día-noche del entorno. Si no lo hacen, se desfasan cada vez más del ciclo luz-oscuridad porque sus ciclos son mayores o menores de 24 h. En la mayoría de los casos, el proceso de encauzamien-

estados de sueño-vigilia. En la figura 15-10, se ilustran las pro-piedades de la actividad en tal circuito talamocortical, el cual se supone participa en generar actividad rítmica. Aunque no se muestran, las neuronas reticulares talámicas inhibitorias son elementos de esta red. El electroencefalograma deja ver los pa-trones característicos de la vigilia, el sueño ligero y el sueño profundo descritos antes. De igual manera, los registros de las neuronas talámicas y corticales individuales muestran distintos patrones de actividad rítmica. En el estado de vigilia, las redes corticocortical y talamocortical generan actividad rítmica de mayor frecuencia (30-80 Hz, ritmo γ). Este ritmo puede gene-rarse en las células y las redes de la corteza cerebral o dentro de los ciclos talamocorticales. Se ha sugerido que el ritmo γ es un mecanismo para “vincular” la información sensitiva diversa en una sola percepción y acción, pero esta teoría todavía es causa de controversia. De hecho, los trastornos en la integridad de este circuito talamocortical y su interacción con otras estruc-turas cerebrales pueden explicar algunos trastornos neurológi-cos, incluida la actividad convulsiva.

IMPORTANCIA DEL SUEÑO

El sueño ha persistido durante la evolución de los mamíferos y aves; por ello es su importancia funcional. De hecho, si se des-pierta a los seres humanos cada vez en sueño de movimientos oculares rápidos, y luego se les permite dormir sin interrupción,

FIGURA 1510 Correlación entre estados conductuales, electroencefalograma y respuestas de célula única en la corteza cerebral y el tálamo. El electroencefalograma (EEG) se caracteriza por oscilaciones de alta frecuencia en el estado de despierto y los ritmos de baja frecuencia durante el sueño. Las neuronas talámicas y corticales también pueden dejar ver patrones diferentes de actividad rítmica. Las neuronas talamo-corticales muestran variaciones rítmicas lentas durante el sueño profundo y activan trenes tónicos de potenciales de acción durante la vigilia. La mayoría de las neuronas piramidales de la corteza genera sólo trenes tónicos de potenciales de acción, aunque es probable que otras participen en la generación de ritmos de alta frecuencia mediante la activación de brotes rítmicos de espigas. El tálamo y la corteza cerebral están conectados en un ciclo. (Modificada de McCormick DA: Are thalamocortical rhythms the Rosetta stone of a subset of neurological disorders? Nat Med 1999;5:1349.)

Circuito talamocortical

Corteza cerebral

Tálamo

EEG Propiedades de células individuales

Despierto

Células piramidalesActivación tónica

Oscilaciones γ de 30 a 50 Hz

Sueño ligero

Sueño profundo

Ritmos 20 a 80 Hz

Ritmos 7 a 15 Hz

Ritmos 0.5 a 4 Hz

Célula talamocorticalActivación de saltos de 0.5 a 4 Hz

Activación tónica

Transición del sueño a la vigilia

CAPÍTULO 15 Actividad eléctrica del cerebro, estados de sueño-vigilia y ritmos circadianos 237

MECANISMOS NEUROQUÍMICOS QUE FOMENTAN EL SUEÑO Y EL DESPERTAR

Las transiciones entre el sueño y la vigilia manifiestan un rit-mo circadiano que perdura en promedio 8 h de sueño y 16 h de vigilia. Los núcleos del tallo encefálico y el hipotálamo son cruciales para las transiciones entre estos estados de conciencia. Un estudio clásico de Moruzzi y Magoun, en 1949, mostró que la estimulación de alta frecuencia en la formación reticular del mesencéfalo (sistema activador reticular) produce la respuesta de alerta en el electroencefalograma y despierta al animal dor-mido. El daño en esa área causa un estado comatoso. La esti-mulación eléctrica de la parte posterior del hipotálamo también induce un despertar similar al originado con estimulación del mesencéfalo, mientras la estimulación eléctrica de la parte ante-rior del hipotálamo y la región adyacente basal del prosencéfalo induce el sueño.

Como se describió antes, el sistema activador reticular del tallo encefálico está compuesto por varios grupos de neuronas liberadoras de noradrenalina, serotonina y acetilcolina. Las ubicaciones de estas poblaciones neuronales se muestran en

to depende de los núcleos supraquiasmáticos (SCN) situados a ambos lados por arriba del quiasma óptico (fig. 15-11). Estos núcleos reciben información sobre el ciclo luz-oscuridad por una vía neural especial, las fibras retinohipotalámicas. Las efe-rentes de los núcleos supraquiasmáticos emiten señales neurales y humorales, las cuales encauzan gran variedad de ritmos cir-cadianos bien conocidos, incluido el ciclo de sueño-vigilia y la secreción de la hormona pineal melatonina.

La evidencia sugiere que los núcleos supraquiasmáticos tienen dos picos de actividad circadiana. Tal vez esto se relacione con la observación de que la exposición a la luz brillante puede avan-zar, retrasar o no tener efecto en el ciclo sueño-vigilia de los seres humanos según la hora del día en que se experimente. Durante el tiempo diurno usual, aquélla no genera efecto, pero justo des-pués de oscurecer, retrasa el inicio del periodo de sueño y, antes del amanecer, acelera el inicio del siguiente periodo de sueño. Las inyecciones de melatonina producen efectos similares. En anima-les de experimentación, la exposición a la luz activa genes inmedia-tos-tempranos en los núcleos supraquiasmáticos, pero sólo en pe-riodos del ciclo circadiano cuando la luz es capaz de influir en el encauzamiento. La estimulación durante el día es ineficaz.

Trastornos del sueño

La narcolepsia es un trastorno neurológico crónico causado por la incapacidad del cerebro para regular de modo normal los ciclos sueño-vigilia; existe pérdida súbita del tono muscular voluntario (cataplejía), una urgencia irresistible ocasional para dormir durante el día y tal vez periodos breves de parálisis total al inicio o al final del sueño. La narcolepsia se caracteriza por ini-cio súbito del sueño de movimientos oculares rápidos, a diferen-cia del sueño normal que comienza con sueño sin movimientos oculares rápidos de ondas lentas. La prevalencia de narcolepsia varía desde 1 en 600 en Japón hasta 1 en 500 000 en Israel; en Estados Unidos, hay un afectado por cada 1 000 personas. La narcolepsia tiene una incidencia familiar muy relacionada con un antígeno clase II del complejo mayor de histocompatibilidad en el cromosoma 6 en el locus HLA-DR2 o HLA-DQW1, lo cual implica una susceptibilidad genética a la narcolepsia. Los com-plejos HLA son genes interrelacionados que regulan el sistema inmunitario. Los cerebros de personas con narcolepsia a me-nudo contienen menos neuronas productoras de hipocretina (orexina) en el hipotálamo. Se cree que el complejo HLA podría aumentar la susceptibilidad a un ataque inmunitario contra es-tas neuronas, lo cual conduce a su degeneración.

La apnea obstructiva del sueño (OSA) es la causa más fre-cuente de somnolencia diurna por sueño fragmentado por la noche, afecta a cerca de 24% de varones y 9% de las mujeres en edad madura en Estados Unidos. La respiración se interrumpe más de 10 s durante episodios frecuentes de obstrucción de la vía respiratoria superior (sobre todo la faringe) por decremen-to del tono muscular. La apnea causa despertares breves para restablecer el tono de la vía respiratoria superior. Los ronquidos son una queja frecuente del paciente. En realidad no disminuye el tiempo total de sueño, pero los individuos con este padeci-miento pasan mucho más tiempo en etapa 1 del sueño sin mo-vimientos oculares rápidos (de un promedio de 10% del sueño

RECUADRO CLÍNICO 15-3

total a 30 a 50%) y disminución marcada del sueño de ondas lentas (etapas 3 y 4 del sueño sin movimientos oculares rápi-dos). La fisiopatología de la apnea obstructiva del sueño incluye disminución del tono muscular al inicio del sueño y cambio en el impulso respiratorio central.

El trastorno por movimiento periódico de las extremida-des (PLMD) es una extensión rítmica estereotipada del primer dedo del pie con dorsiflexión del tobillo y la rodilla durante el sueño, las cuales duran entre 0.5 y 10 s y recurren a intervalos de 20 a 90 s. En realidad, los movimientos varían desde el mo-vimiento ligero y continuo del tobillo o los dedos hasta bruscas patadas fuertes y sacudidas de brazos y piernas. Los registros electromiográficos (EMG) muestran brotes de actividad duran-te las primeras horas del sueño sin movimientos oculares rápi-dos acompañados de signos electroencefalográficos breves de despertar. Tal vez aumente la duración de la etapa 1 del sueño sin movimientos oculares rápidos y quizá disminuya la de las etapas 3 y 4 en comparación con controles de la misma edad. Se informa que el trastorno por movimiento periódico de las extremidades aparece en 5% de las personas entre 30 y 50 años de edad, y aumenta hasta 44% entre los sujetos mayores de 65 años de vida. Este trastorno es similar al síndrome de las piernas inquietas, en el cual los individuos tienen una urgencia irresistible de mover las piernas mientras se hallan en reposo.

El sonambulismo, la enuresis nocturna y los terrores noc-turnos se conocen como parasomnias; éstos son trastornos del sueño relacionados con despertares desde el sueño sin mo-vimientos oculares rápidos y en el sueño de movimientos ocula-res rápidos. Los episodios de sonambulismo son más frecuentes en niños en comparación con los adultos, y ocurren sobre todo en varones. Pueden durar varios minutos. Los sonámbulos ca-minan con los ojos abiertos y evitan obstáculos, pero cuando se les despierta no recuerdan los episodios.

238 SECCIÓN III Neurofi siología central y periférica

MELATONINA Y ESTADO DE SUEÑO-VIGILIA

Además de los mecanismos neuroquímicos descritos antes, los cua-les fomentan los cambios en el estado sueño-vigilia, la descarga de melatonina de la glándula pineal, cuya vascularización es abundante, participa en los mecanismos del sueño (fig. 15-11). Dicha glándula surge del techo del tercer ventrículo en el dien-céfalo y está encapsulada por las meninges. El estroma pineal contiene células gliales y pinealocitos con características indica-doras de función secretora. Como otras glándulas endocrinas, posee capilares fenestrados muy permeables. En lactantes, la glándula pineal es grande y las células tienden a hallarse dis-puestas en alvéolos. Su involución empieza antes de la pubertad y empiezan a aparecer pequeñas concreciones de fosfato y car-bonato de calcio (arena pineal) en el tejido. Como las concre-ciones son opacas, la glándula pineal a menudo es visible en las radiografías craneales de los adultos. El desplazamiento de esta glándula calcificada de su posición normal indica la presencia de alguna lesión que ocupa espacio, como un tumor cerebral.

La melatonina y las enzimas que la sintetizan a partir de serotonina por N-acetilación y O-metilación, se encuentran en los pinealocitos de la glándula, los cuales descargan la hormo-na en la sangre y el líquido cefalorraquídeo (fig. 15-13). Se han

la figura 7-2. En el caso de las neuronas del prosencéfalo im-plicadas en el control de los ciclos sueño-vigilia, las neuronas preópticas del hipotálamo descargan ácido aminobutírico γ, y las neuronas hipotalámicas posteriores, histamina.

Una teoría basada en las transiciones del sueño a la vigilia involucra la alternancia de la actividad recíproca de distintos grupos de neuronas del sistema activador reticular. En este modelo (fig. 15-12), la vigilia y el sueño de movimientos ocu-lares rápidos se hallan en extremos opuestos. Cuando domina la actividad de las neuronas que contienen noradrenalina y se-rotonina (locus coeruleus y núcleos del rafe), hay menor nivel de actividad en las neuronas que contienen acetilcolina en la formación reticular pontina. Este patrón de acción contribuye a la aparición del estado de vigilia. Lo inverso a este patrón conduce al sueño de movimientos oculares rápidos. Cuando hay un equilibrio más uniforme en la actividad de las neuronas aminérgicas y colinérgicas, se presenta el sueño sin movimien-tos oculares rápidos.

Además, el aumento en la liberación de ácido aminobutíri-co γ y el decremento en la liberación de histamina incrementan la probabilidad de sueño sin movimientos oculares rápidos por desactivación del tálamo y la corteza. La vigilia se produce cuan-do se reduce la liberación de ácido aminobutírico y aumenta la de histamina.

Inhibición

Haz retinohipotalámico

Núcleo supraquiasmático (el “reloj biológico”)

Ganglio cervicalsuperior

Neuronas simpáticas

Glándula pineal

Estimulación

CH3O

H

C

H

H

C

H

H

N

O

C

N

H

CH3

Melatonina

FIGURA 1511 Secreción de melatonina. Las fibras retinohipotalámicas establecen sinapsis en los núcleos supraquiasmáticos (SCN) y hay conexiones desde estos últimos a las neuronas preganglionares simpáticas en la médula espinal, las cuales se proyectan al ganglio cervical superior. Las neuronas posganglionares se proyectan desde este ganglio a la glándula pineal que secreta melatonina. La actividad cíclica de los núcleos supra-quiasmáticos establece un ritmo circadiano para la liberación de melatonina. Este ritmo está acoplado con los ciclos de luz-oscuridad mediante las neuronas de la retina. (Tomada de Fox SI: Human Physiology. McGraw-Hill, 2008.)

Día Noche

CAPÍTULO 15 Actividad eléctrica del cerebro, estados de sueño-vigilia y ritmos circadianos 239

6-sulfatoximelatonina. Se desconoce la vía por la cual el cerebro metaboliza la melatonina, pero tal vez involucre la división del núcleo indol.

La descarga de los nervios simpáticos a la glándula pineal está encauzada por el ciclo luz-oscuridad en el ambiente a través de las fibras nerviosas retinohipotalámicas que van a los núcleos supraquiasmáticos. Desde el hipotálamo, las vías descendentes convergen en las neuronas simpáticas preganglionares, las cua-les a su vez inervan al ganglio cervical superior, el sitio de origen de las neuronas posganglionares en la glándula pineal.

RESUMEN DEL CAPÍTULOLos principales ritmos en el electroencefalograma son las oscilacio- ■

nes α (8 a 13 Hz), β (13 a 30 Hz), θ (4 a 7 Hz), δ (0.5 a 4 Hz) y γ (30 a 80 Hz).El electroencefalograma tiene cierto valor para localizar procesos ■

patológicos y es útil en la caracterización de distintos tipos de epi-lepsia.Durante todo el sueño sin movimientos oculares rápidos, hay algu- ■

na actividad del músculo esquelético. Es posible observar un ritmo θ durante la etapa 1 del sueño. La etapa 2 está marcada por la apa-rición de husos del sueño y complejos K ocasionales. En la etapa 3, domina el ritmo δ. La disminución máxima de la velocidad surge en la etapa 4 con las ondas lentas.El sueño de movimientos oculares rápidos se caracteriza por activi- ■

dad electroencefalográfica de bajo voltaje y alta frecuencia, además de movimientos oculares errantes rápidos.Un adulto típico casi siempre pasa por las etapas 1 y 2, y luego per- ■

manece 70 a 100 min en las etapas 3 y 4. Después el sueño se hace más ligero y aparece un periodo de sueño de movimientos oculares rápidos. Este ciclo se repite a intervalos de 90 min durante toda la noche. El sueño de movimientos oculares rápidos ocupa 50% del tiempo total de sueño en los neonatos de término; esta proporción disminuye con rapidez y se estabiliza en cerca de 25%, suele redu-cirse más en la vejez.Tal vez las transiciones de sueño a vigilia impliquen actividad recípro- ■

ca alternante de distintos grupos de neuronas del sistema activador

caracterizado dos sitios de unión con melatonina: uno, el ML1, de gran afinidad y, el ML2, de baja afinidad. Se han clonado dos subtipos del receptor ML1: Mel 1a y Mel 1b. Todos los recepto-res están acoplados con proteínas G, los receptores ML1 inhiben la adenililo ciclasa y los ML2 estimulan la hidrólisis de la fosfoi-nositida.

Tal vez el cambio diurno en la secreción de melatonina fun-cione como señal temporal para coordinar los fenómenos con el ciclo luz-oscuridad del ambiente. La síntesis y la secreción de melatonina aumentan durante el periodo de oscuridad del día y se conserva en valores bajos durante las horas iluminadas del día (fig. 15-13). Esta variación diurna en la secreción se produce gracias a la noradrenalina secretada por nervios simpáticos pos-ganglionares, los cuales inervan la glándula pineal (fig. 15-11). La noradrenalina actúa sobre todo mediante los receptores adrenér-gicos β para aumentar el cAMP intracelular, el cual origina un aumento marcado en la actividad de la N-acetiltransferasa. Esto aumenta la síntesis y la secreción de melatonina. La melatonina circulante se metaboliza pronto en el hígado por 6-hidroxilación seguida de conjugación y más de 90% de la melatonina aparecida en la orina, está en forma de conjugados 6-hidroximelatonina y

Hipotálamo con centros circadiano y homeostático

Sueño NREM Sueño REMVigilia

Activación del tálamo y la corteza

Histamina

GABA

Histamina

GABA

Activación del tálamo y la corteza

Acetilcolina

Núcleos del tallo encefálico que son parte del sistema

activador reticular

Noradrenalina y

serotonina

Noradrenalina y

serotonina

Acetilcolina

FIGURA 1512 Un modelo de cómo la actividad alternante del tallo encefálico y las neuronas hipotalámicas pueden influir en los distintos estados de conciencia. NREM, sin movimientos oculares rápidos; GABA, ácido aminobutírico γ. (Tomada de Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vander’s Human physiology, 11th ed. McGraw-Hill, 2008.)

Células del

parénquima pineal

Sangre

Melatonina

N-acetilserotonina

Serotonina

N-acetil-transferasa

Hidroxiindol-O-metiltransferasa

Melatonina

0 12 24

Tiempo (h)

FIGURA 1513 Ritmos diurnos de los compuestos implicados en la síntesis de melatonina en la glándula pineal. La melatonina y las enzimas encargadas de su síntesis a partir de serotonina, se encuentran en los pinealocitos; la melatonina se secreta a la corriente sanguínea. La síntesis y la secreción de melatonina aumentan durante el periodo de oscuridad (área sombreada) y se mantienen bajas durante el periodode luz.

240 SECCIÓN III Neurofi siología central y periférica

4. Es probable que la secreción de melatonina no aumente con A) estimulación de los ganglios cervicales superioresB) infusión intravenosa de triptófanoC) infusión intravenosa de adrenalinaD) estimulación del nervio ópticoE) inducción de hidroxiindol O-metiltransferasa

5. Las crisis convulsivas de ausencia A) son una modalidad de crisis generalizadas no convulsivas acom-

pañadas de pérdida momentánea del estado de concienciaB) corresponden a una presentación de las crisis convulsivas par-

ciales complejas acompañadas de pérdida momentánea del estado de conciencia

C) son una forma de crisis generalizadas no convulsivas sin pérdi-da del estado de conciencia

D) constituyen una modalidad de crisis convulsivas parciales sim-ples sin pérdida del estado de conciencia

E) corresponden a una presentación de crisis convulsivas gene-ralizadas acompañadas de pérdida momentánea del estado de conciencia

6. La narcolepsia se desencadena por anomalías en A) los músculos esqueléticosB) el bulbo raquídeoC) el hipotálamoD) el bulbo olfatorioE) la neocorteza

RECURSOS DEL CAPÍTULOBlackman S: Consciousness: An Introduction. Oxford University Press,

2004.Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM (editors): Principles of Neural

Science, 4th ed. McGraw-Hill, 2000.McCormick DA, Contreras D: Of the cellular and network bases of epi-

leptic seizures. Annu Rev Physiol 2001;63:815.Moruzzi G, Magoun HW: Brain stem reticular formation and activa-

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sity Press, 2007.Thorpy M (editor): Handbook of Sleep Disorders. Marcel Dekker, 1990.Waxman SG: Neuroanatomy with Clinical Correlations, 25th ed. Mc-

Graw-Hill, 2003.

reticular. Cuando domina la acción de las neuronas que contie-nen noradrenalina y serotonina, disminuye la actividad de las que contienen acetilcolina, lo cual conduce a la aparición de la vigilia. El patrón inverso lleva al sueño de movimientos oculares rápidos. Además, la vigilia disminuye la liberación de ácido aminobutírico γ y aumenta la de histamina.El encauzamiento de procesos biológicos con el ciclo de luz-oscuri- ■

dad está regulado por los núcleos supraquiasmáticos.El cambio diurno en la secreción de melatonina a partir de serotoni- ■

na en la glándula pineal podría funcionar como señal temporal para coordinar los fenómenos con el ciclo de luz-oscuridad, incluido el ciclo de sueño y vigilia.

PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLEPara todas las preguntas elija una sola respuesta, a menos que se indique lo contrario.

1. En un adulto alerta y saludable, sentado con los ojos cerrados, el rit-mo electroencefalográfico dominante observado con los electrodos sobre los lóbulos occipitales es A) δ (0.5 a 4 Hz)B) θ (4 a 7 Hz)C) α (8 a 13 Hz)D) β (18 a 30 Hz) E) actividad rápida, irregular, de bajo voltaje

2. ¿Cuál de los siguientes patrones de cambio en los neurotransmi-sores-neurorreguladores centrales se relaciona con la transición de sueño sin movimientos oculares rápidos a la vigilia?A) disminución de noradrenalina, aumento de adrenalina, incre-

mento de acetilcolina, descenso de histamina y reducción de ácido aminobutírico γ

B) descenso de noradrenalina, aumento de adrenalina, incremen-to de acetilcolina, reducción de histamina y aumento de ácido aminobutírico γ

C) disminución de noradrenalina, descenso de adrenalina, au-mento de acetilcolina, incremento de histamina y aumento de ácido aminobutírico γ

D) aumento de noradrenalina, incremento de adrenalina, descen-so de acetilcolina, aumento de histamina y reducción de ácido aminobutírico γ

E) incremento de noradrenalina, descenso de adrenalina, dismi-nución de acetilcolina, aumento de histamina y reducción de ácido aminobutírico γ

3. Un ritmo γ (30 a 80 Hz)A) es característico de actividad convulsivaB) se observa en un individuo despierto, pero no enfocado en

algoC) puede ser un mecanismo para vincular la información sensiti-

va en una sola percepción y acciónD) es independiente de los circuitos talamocorticalesE) se genera en el hipocampo