Filogenia del sueño
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Filogenia del sueño
MSc. Mayda Rivas
Asistente Dpto. Fisiología
Facultad de Medicina
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¿Qué es la filogenia?
Historia evolutiva de un grupo determinado de organismos.Representación de las relaciones en forma jerárquica.
Sueño: reconstruye diferentes etapas en las que apareció en la escala evolutiva.
Reconstrucción a partir desimilitud:• anatomía• fisiología• embriología• genética• etcétera
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Estudio de la historia evolutiva de losorganismos inicia con “El origen de lasespecies” por Darwin en 1859…
¿Reconstruir la filogenia del sueño en diversos organismospuede contribuir a nuestro conocimiento sobre este fenómeno?
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Definir parámetros que componen al sueño…
• Criterios electrofisiológicos
(EEG, EOG, EMG): mamíferos y aves
¿Organismos carecen de estructuras
cerebrales responsables de EEG?
¿Insuficiente musculatura periférica y ocular para EMG y EOG?
• Definición de sueño conductual (Piéron, 1913)
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Sueño conductual cumple la mayoría de los criterios:
• Inmovilidad, postura característica y lugares preferidos
• Disminución de respuesta al entorno (sueño vs vigilia inmóvil)
• Rápida reversibilidad (sueño vs parálisis, coma, hibernación)
• Organización circadiana
• Regulación homeostática
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¿Quienes duermen?
ancestro común de organismos bilaterales simétricos > 600 MA
• Reposo
• Umbrales aumentados
• Homeostasia
Joiner, 2016
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Uso de organismos modelo
• Modelos genéticos: genomas secuenciados, pequeños, grannúmero de crías, tiempos de generación cortos.
• Conservación: genes del reloj circadiano y vías de señalización
• Evolución del sueño (linajes más antiguos)
• Indicios sobre funciones del sueño de estudios filogenéticos
Caenorhabdities elegansDrosophila melanogaster Danio rerio
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Conservación en sistemas de neurotransmisión que controlan el sueño
Joiner, 2016
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Sueño comportamental en Cnidarios
Nath, et al. 2017
• Reposo nocturno reversible • Disminución de respuesta a estímulos• Regulación homeostática y circadiana Cassiopea
- Melatonina y antagonista H1 disminuye actividad en día (dosis dependiente)
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• Inactividad conductual reversible • Elevados umbrales• Regulación homeostática
Artrópodos
Tobler & Neuner-Jehle 1992 Tobler & Stalder 1988
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Drosophila
Entorno social: aumenta sueño posterior
Sueño restaura "homeostasis sináptica"
Gilestro et al. 2009
Ganguly-Fitzgerald et al. 2006
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Variación natural intra-especie en Drosophila
modelo de insomnio mediante la selección durante 60 generaciones:
- biomarcadores de privación de sueño en humanos (amilasa y triglicéridos altos)
- fenotipos similares a privación de sueño: déficits de memoria y menor tolerancia al estrés
Seugnet et al., 2009
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“Ondas lentas” en cerebro de crustáceos
Mendoza-Angeles et al. 2007 Ramon et al. 2004
8 Hz
Procambarus clarkii
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MoluscosEvidencia eléctrica de “body off/brain on” en Octopus
Brown et al. 2006
Activación de cerebro supraesofágico
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Peces
• Inmovilidad reversible, aumento de umbrales a estímulos, lugares
preferidos, regulación homeostática
• Sin evidencia electrofisiológica de REM y SWS
• Variación circadiana
Posturas de descanso en larvas de pez cebra:
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Melatonina promueve sueño en pez cebradosis dependiente
Zhdanova et al. 2001• Sueño inducido por hipnóticos convencionales
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Tetrápodos
Libourel & Herrel 2015
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Anfibios
Fang et al. 2012
Ondas 12–14 Hz similar a husos en NREM de mamíferos: ¿Patrón primitivo de actividad cerebral en estado no activo?
• Actividad cerebral modulada por estados de vigilancia
• Máximo voltaje en vigilia y mínimo en reposo
• Sin evidencia de REM
Babina daunchina
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Aparición REM y SWS
- Evolución convergente relacionado afactores ecológicos: endotermia
- Heredadas de un ancestro comúndiferencias neuroanátomicas → actividadcerebral
taxones clave anfibios y reptiles muypoco estudiados
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Reptiles
Reciente evidencia de SWS y REM?
Shein-Idelson et al. 2016
Pogona vitticeps
S2 con:
- Mov. Oculares
- Inhibido por fluotexina(como mamíferos y aves)
Libourel et al. 2018
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Monotremas
Siegel et al. 1999
REM:- Atonía y mov. oculares rápidos- EEG sincronizado como NREM
EEG de bajo voltaje en REMevolución más reciente?
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Variables ecológicas determinando la evolución del sueño
Disminución de sueño REM:
• Atonía muscular es incompatible con el nado o vuelo
• Pérdida de termorregulación
Desarrollo de SWS unihemisférico
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Sueño durante vuelo en aves
Rattenborg et al. 2016
-Duermen 40 min/día
(>12 hs en tierra)
- Episodios REM 5 seg
Fregata minor
theta
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Mamíferos marinos: Cetáceos
- Sin elevación de umbrales sensoriales – constante alerta- Sin asimetría en actividad motora
Siegel 2005
• SWS unihemisférico• Sin evidencia de REM
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Distinto sueño según el ambiente
Agua:- SWS unihemisférico- Aleta contralateral inmóvil- REM breves (<5 seg)(estando 2-3 semanas en el agua)
Tierra:-SWS bilateral-Ambos ojos cerrados-Alterna REM (>15 min)
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Tiempos de sueño en mamíferos no correlacionado con orden filogenético
Importancia de demandas -ecológicas
- energéticas
Siegel, 2017
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Evolución del sueño: determinantes ecológicos y fisiológicos intrínsecos de organismos