Dormir parece una actividad sencilla desde fuera: el cuerpo permanece inmóvil, disminuye la respuesta al entorno y la conciencia adopta una forma distinta. En el interior del cráneo, sin embargo, la actividad neuronal y el metabolismo siguen cambiando de manera continua. Cada fase del sueño establece su propia combinación de ritmos eléctricos, circulación sanguínea y uso de recursos celulares.

El sueño REM resulta especialmente singular. En esta fase aparecen movimientos oculares rápidos, una intensa actividad cerebral y buena parte de los sueños más elaborados, mientras la musculatura permanece casi paralizada. Un equipo de la Universidad de Tohoku ha examinado cómo se organiza el suministro de energía cerebral durante estas transiciones, siguiendo simultáneamente la actividad eléctrica, el volumen sanguíneo y varios indicadores metabólicos en ratones vivos. 

La energía que permite pensar

Las neuronas necesitan energía incluso para conservar su estado básico. Cada impulso eléctrico altera la distribución de sodio y potasio a ambos lados de la membrana celular, y restablecer ese equilibrio exige ATP, la molécula que actúa como fuente inmediata de energía. También consumen ATP la fabricación de neurotransmisores, el movimiento de las vesículas sinápticas y los cambios en las conexiones neuronales. Procesar información tiene un coste físico medible, aunque ese gasto no se reparta por igual en todas las regiones ni en todos los estados cerebrales.

El combustible llega inicialmente a través de la sangre, principalmente en forma de glucosa y oxígeno. Parte de la glucosa puede entrar directamente en las neuronas, mientras otra parte es captada por los astrocitos, células que rodean los vasos sanguíneos y mantienen una relación estrecha con las neuronas. Los astrocitos transforman la glucosa en piruvato y pueden producir lactato, que después queda disponible para otras células. Vasos, astrocitos y neuronas forman así una red metabólica coordinada, capaz de ajustar la entrega y el uso de energía según las necesidades del circuito. 

Observar el metabolismo a través del cráneo

Para seguir estos procesos durante el sueño natural, los investigadores trabajaron con ratones sujetos suavemente bajo un microscopio de fluorescencia. En lugar de abrir una ventana en el cráneo, aplicaron sobre el hueso una resina transparente. Esta técnica permitió observar buena parte de la corteza sin alterar la presión intracraneal ni intervenir directamente sobre los vasos y las células estudiadas.

Los animales expresaban sensores fluorescentes capaces de detectar cambios en el piruvato de los astrocitos o en el ATP neuronal. Al mismo tiempo, las variaciones de la fluorescencia producidas por la sombra de los vasos servían como indicador inverso del volumen sanguíneo cerebral. El equipo registró además la actividad eléctrica de la corteza y la tensión muscular, necesarias para distinguir vigilia, sueño no REM y sueño REM.

Procesar información tiene un coste físico, incluso cuando el cuerpo parece estar en reposo.

Durante el sueño no REM apareció una coordinación bastante regular. Las variaciones de la actividad eléctrica en la banda theta precedían entre cuatro y cinco segundos a ciertos cambios del volumen sanguíneo. La circulación parecía responder con un pequeño retraso a las demandas de los circuitos, como un sistema de abastecimiento ajustado al consumo reciente. Las oscilaciones vasculares rápidas se desplazaban además desde las zonas anteriores hacia las posteriores de la corteza. 

El cerebro se prepara antes de entrar en REM

La transición al sueño REM siguió otra dinámica. El volumen sanguíneo comenzó a aumentar unos cincuenta segundos antes de que los registros eléctricos marcasen el inicio convencional de la fase. El cambio surgió en la región posterior de la corteza y avanzó hacia la zona anterior durante unos quince segundos. El cerebro comenzaba a reorganizar su circulación antes de entrar plenamente en REM.

Cuando la fase ya estaba establecida, el volumen sanguíneo permanecía elevado en extensas regiones corticales. Los movimientos rápidos y locales de los vasos se reducían, mientras dominaba un aumento más lento y sincronizado. Las señales procedentes de distintas partes de la corteza se parecían más entre sí, aunque persistían diferencias entre las zonas anteriores y posteriores.

El piruvato de los astrocitos también aumentó, especialmente en regiones posteriores como la corteza retrosplenial y la corteza visual primaria. El resultado encajaba, en principio, con lo esperable: más sangre disponible coincidía con una mayor presencia de un metabolito utilizado para producir energía. Al despertar, el volumen sanguíneo regresaba pronto a su nivel previo, mientras el piruvato permanecía elevado durante algo más de tiempo.

La sorpresa apareció al medir el ATP de las neuronas. A pesar del incremento de sangre y del aumento de piruvato en los astrocitos, el ATP neuronal descendió con claridad durante el sueño REM. El efecto fue más acusado en las regiones posteriores y se corrigió rápidamente al despertar. Como señalan los autores, estos datos muestran que «tanto el suministro sanguíneo como el piruvato astrocitario parecen aumentar durante el sueño REM; sin embargo, el ATP neuronal disminuye paradójicamente». 

Tener más combustible no garantiza disponer de más energía

Una menor concentración de ATP no implica necesariamente que las neuronas se estén quedando sin combustible. La cantidad medida depende del equilibrio entre producción y consumo. El ATP puede disminuir porque se utiliza más deprisa de lo que se repone, aunque aumente la llegada de recursos metabólicos. Esa lectura encaja con el título del estudio, que presenta el fenómeno como una paradoja entre suministro y consumo.

Durante el sueño REM, una mayor llegada de recursos puede coincidir con una menor reserva energética dentro de las neuronas.

Los investigadores plantean varias explicaciones, todavía sin resolver. Durante el sueño REM podrían cambiar la transferencia de metabolitos entre astrocitos y neuronas, la producción de ATP en las mitocondrias o el reparto local de energía. También cabe que determinados procesos propios de esta fase —entre ellos la coordinación entre hipocampo y corteza, la selección de recuerdos y la plasticidad sináptica— eleven de forma transitoria el gasto neuronal. El experimento no demuestra cuál de estos mecanismos provoca el descenso, ni permite atribuirlo directamente al contenido consciente de los sueños. 

Lo que el estudio permite afirmar

Los resultados proceden de ratones y describen el sueño REM, una fase vinculada con la experiencia onírica, pero no equivalente a ella. Por eso conviene evitar afirmaciones como que soñar agota el cerebro o que explica el cansancio después de una noche intensa. El estudio no midió el esfuerzo subjetivo de soñar ni el consumo energético total del cerebro humano. Midió cambios concretos en el ATP neuronal, el piruvato astrocitario y el volumen sanguíneo cortical.

Su aportación más relevante está en mostrar que estas variables pueden separarse. Un aumento del flujo de recursos no conduce automáticamente a una mayor reserva energética dentro de las neuronas. La circulación, el procesamiento de glucosa, la transferencia entre células y el gasto de ATP siguen ritmos propios. La economía energética del cerebro depende de cómo se distribuyen y utilizan los recursos, no únicamente de cuánto combustible llega por la sangre.

El flujo sanguíneo cuenta una parte de la historia metabólica del cerebro, pero no permite conocer por sí solo la energía disponible en cada célula.

El trabajo también invita a revisar una simplificación frecuente en neurociencia: tomar el flujo sanguíneo como medida directa de la actividad metabólica disponible. En este caso, la sangre aumentó mientras el ATP neuronal descendía. Esto indica que las señales vasculares ofrecen una parte del proceso, pero no describen por sí solas lo que ocurre dentro de cada tipo celular.

Queda por averiguar si este desequilibrio transitorio cumple una función adaptativa y cómo se relaciona con tareas asociadas al sueño REM. La paradoja observada no convierte el sueño en una actividad perjudicial; revela que el cerebro puede reorganizar su presupuesto energético de una manera menos lineal de lo que sugerían los modelos más simples.