Jennifer Li, neurocientífica: “Los animales presentan patrones complejos de sueño desde hace cientos de millones de años”

Un equipo de neurocientíficos del Instituto Max Planck de Cibernética Biológica estudió los patrones de sueño de los peces y descubrió hábitos parecidos a los nuestros

Sergi Alcalde

Durante décadas, dimos por hecho que el sueño de los mamíferos era un don especial: lo dividíamos en distintas fases marcadas por los movimientos oculares: la llamada fase REM.  Pero, ¿cómo sueñan los animales con sistemas nerviosos menos evolucionados, como los peces? Hasta ahora pensábamos que lo hacían de una manera bastante básica: simplemente dejaban de moverse, y punto.

Sin embargo, un estudio reciente publicado en Nature Communications pone ahora en duda esta simplicidad. Un equipo de investigadores observó durante días enteros a larvas de pez cebra y descubrió algo inesperado: el sueño de estos peces no es un estado único, sino que se divide en cuatro subestados distintos, cada uno de ellos con un patrón. No solo eso: incluso realizan siestas durante el día. 

En concreto, descubrieron que tienen un patrón muy similar a la fase REM de los humanos y otros mamíferos, al que llamaron QEM-1. Lo más sorprendente es que ocurre casi exclusivamente durante la vigilia, algo muy raro desde el punto de vista evolutivo. Sin embargo, no es un capricho de la evolución, pues cumple todos los criterios científicos para considerarse un verdadero sueño.

El hallazgo más interesante es que uno de estos estados —al que llamaron QEM-1— ocurre casi exclusivamente durante el día, algo que nadie esperaba. Y no es un capricho biológico, pues descubrieron que cumple todos los criterios científicos para considerarse verdadero sueño, desde umbrales de activación más altos hasta un «efecto rebote» cuando se priva a los peces de él. Además, este patrón se repite en varias especies emparentadas, lo que sugiere que podría tratarse de una arquitectura del sueño mucho más antigua y extendida de lo que imaginábamos. 

Detrás de esta investigación está Jennifer Li, neurocientífica e ingeniera biomédica estadounidense, licenciada en Biología Molecular por la Universidad de Princeton. Junto a Drew Robson, con quien comenzó a colaborar durante su doctorado en Harvard, fundó el laboratorio RoLi, primero como Rowland Fellow en el Rowland Institute de Harvard y, desde 2019, como líder de grupo de investigación en el Instituto Max Planck de Cibernética Biológica, en la ciudad alemana Tubinga.

Allí, su equipo ha sido pionero en el desarrollo de técnicas de imagen cerebral de altísima resolución para registrar la actividad neuronal completa de larvas de pez cebra mientras se mueven libremente —un enfoque que les ha permitido, entre otros hallazgos notables, descubrir que sus mecanismos de  orientación espacial son mucho más antiguos de lo que se creía.

Pregunta. Hablemos de esos cuatro estados del sueño. ¿Desarrollan una función biológica específica? ¿O podrían algunos de ellos ser subproductos? 

Respuesta. Gracias a los trabajos de nuestros colegas en el campo del pez cebra, ya sabemos que tantoel sueño diurno como el nocturno tienen funciones biológicas en los peces, como la homeostasis sináptica  y la reparación del ADN.

R. Todavía no sabemos hasta qué punto estas funciones biológicas están especializadas para cada uno de los subestados de sueño que acabamos de identificar. Sin embargo, creemos que es poco probable que estos estados de sueño sean simples subproductos, dada la solidez con la que cada uno de ellos está organizado por el ritmo circadiano y la consistencia con la que aparecen en múltiples especies de los peces del género Danio. Cuando un proceso tan complejo se mantiene de forma constante a lo largo de la evolución, esto suele sugerir que se trata de una solución a un problema biológico real relevante para la supervivencia del animal.

P. Los animales que duermen son vulnerables. ¿Por qué cree que se conservaría evolutivamente un estado de sueño profundo diurno?

R. ¡Excelente pregunta! Hay dos posibilidades, aunque se trata de especulaciones. En primer lugar, estamos estudiando crías de peces. Aunque no son adultos, también deben cazar y sobrevivir por sí mismos. Los bebés humanos también duermen mucho más durante el día que los adultos. El sueño REM, por ejemplo, está presente durante las siestas diurnas de los humanos. Sin embargo, los adultos casi nunca  entran en fase REM durante las siestas diurnas. Además, todas estas siestas diurnas hacen que los bebés sean aún más vulnerables. Así pues, es posible que estemos ante un proceso crítico del sueño que resulta necesario para un animal en desarrollo.

R. En segundo lugar, el cerebro de la larva del pez cebra es minúsculo en comparación con el de los humanos. Es posible que QEM-1 intervenga en un proceso que se beneficie específicamente de llevarse a cabo durante el día. Podría ser la consolidación de la experiencia derivada de la exploración activa diurna. Debido a que su cerebro es compacto, es posible que no puedan aplazar este proceso hasta la noche.

R. Por último, las larvas de pez cebra son pequeñas y casi transparentes. Permanecer inmóviles puede ayudarles a evitar a los depredadores, por lo que un estado de reposo diurno puede resultarles menos costoso que a un animal más grande y llamativo.