Hipótesis de activación-síntesis - Activation-synthesis hypothesis
La hipótesis de activación-síntesis , propuesta por los psiquiatras de la Universidad de Harvard John Allan Hobson y Robert McCarley , es una teoría neurobiológica de los sueños publicada por primera vez en el American Journal of Psychiatry en diciembre de 1977. Las diferencias en la actividad neuronal del tronco encefálico durante la vigilia y el sueño REM fueron observado, y la hipótesis propone que los sueños son el resultado de la activación cerebral durante el sueño REM. Desde entonces, la hipótesis ha ido evolucionando a medida que la tecnología y los equipos experimentales se han vuelto más precisos. Actualmente, se utiliza un modelo tridimensional llamado Modelo AIM, que se describe a continuación, para determinar los diferentes estados del cerebro a lo largo del día y la noche. El modelo AIM introduce una nueva hipótesis de que la conciencia primaria es un componente importante sobre el que se construye la conciencia secundaria .
Introducción
Con el avance de la tecnología de imágenes cerebrales , el ciclo sueño-vigilia se puede estudiar como nunca antes. El cerebro puede cuantificarse objetivamente e identificarse en uno de los tres estados: despierto , sueño REM y sueño NREM debido a estos métodos avanzados de medición. Se ha demostrado que se produce una desactivación global del cerebro del estado de vigilia al sueño NREM, y una reactivación posterior durante el sueño REM, en un grado mayor que durante la vigilia. La conciencia y sus subestados, la conciencia primaria y la conciencia secundaria , juegan un papel en la identificación del estado del cerebro. La conciencia primaria es la simple conciencia de la percepción y la emoción ; es decir, la conciencia del mundo a través de la información de coordinación visual y motora avanzada que recibe su cerebro. La conciencia secundaria es un estado avanzado que incluye tanto la conciencia primaria como el análisis abstracto o el pensamiento y los componentes metacognitivos o la conciencia de ser consciente. La mayoría de los animales muestran algunas etapas de conciencia primaria, pero solo se ha demostrado experimentalmente que los humanos experimentan la conciencia secundaria. El ciclo de sueño despierto-NREM-REM es esencial para la salud mental de los mamíferos. Se ha demostrado a través de la experimentación que los animales sometidos a la incapacidad de entrar en el sueño REM muestran un intento inmediato de entrar rápidamente en las etapas REM y efectos a largo plazo sobre la coordinación motora y los hábitos motores habituales, que eventualmente conducen a la muerte del animal. También se ha demostrado que los animales homeotérmicos pueden necesitar dormir para mantener el peso corporal y la temperatura.
Fondo
Despertar
La conciencia de vigilia es la conciencia del mundo, nuestros cuerpos y nosotros mismos. Esto incluye a los humanos que experimentan la conciencia de ser conscientes de nosotros mismos, una habilidad intrínseca a los humanos. Es la capacidad de mirarse en un espejo y saber que se está mirando a sí mismo y no a otro ser humano. Estar despierto permite distinguir entre tareas y estados cerebrales predeterminados, y también distingue entre procesamiento en segundo plano y en primer plano. Estar despierto permite a la persona no solo ser consciente de sí misma y del mundo, sino también tener una coordinación motora consciente y comprender la diferencia entre necesidad y deseo que proviene de la conciencia secundaria.
Diferencia entre dormir y soñar
Hay una diferencia entre estar simplemente dormido y en un estado mental llamado soñar. Dormir se puede describir como la falta de conciencia del mundo exterior, lo que significa que grandes porciones del cerebro que reciben e interpretan señales se desactivan durante este tiempo, mientras que soñar es un estado específico del sueño en el que se ha demostrado que se produce una mayor actividad cerebral. , teorizando que la conciencia primaria podría estar activa durante el sueño. De hecho, durante los sueños somos conscientes de nuestro entorno y seguramente tenemos una cierta percepción y emoción a lo largo del curso del sueño, lo que sugiere que al menos parte de la conciencia primaria se activa durante el sueño.
Sueño
Un sueño tiene todas las características de la conciencia primaria, pero se produce en el cerebro sin estimulación externa. A diferencia del estado de vigilia, el cerebro no puede reconocer su propia condición; que está en medio del sueño y no es lo mismo que el mundo real. El cerebro tiene un estado de conciencia primaria de un solo propósito durante el sueño, lo que le permite alcanzar una mayor percepción y conciencia de un solo escenario a partir de imágenes y sueños. A esto se le llama conciencia onírica.
Cuatro etapas del sueño
Las cuatro etapas del sueño se han identificado de la siguiente manera: etapa I de inicio del sueño, etapa II nocturna y etapas III y IV de sueño profundo. Las etapas III y IV del sueño profundo ocurren durante la primera mitad de la noche, mientras que las etapas I y II más ligeras ocurren durante la mitad posterior. Durante las mediciones de laboratorio del sueño estándar, los estados de sueño y vigilia tienen manifestaciones conductuales , poligráficas y psicológicas dentro del tronco encefálico pontino . Estos estados están regulados por una relación recíproca entre dos tipos de células neuronales, las células inhibidoras aminérgicas como la serotonina y la norepinefrina y las células excitadoras colinérgicas como la acetilcolina . Los cambios en las etapas del sueño ocurren cuando las curvas de actividad de estas neuronas se cruzan. La etapa I del sueño REM es un estado de sueño justo por encima y más estrechamente relacionado con la etapa I de inicio del sueño.
NREM
El sueño NREM se puede describir como las etapas del sueño que muestran una actividad cerebral muy disminuida. Hay cuatro etapas diferentes del sueño NREM. El cerebro muestra sentidos de percepción embotados o limitados, aunque se ha demostrado que el proceso de pensamiento es lógico y perseverante. Los movimientos episódicos del cuerpo ocurren durante estas etapas, aunque son movimientos involuntarios.
movimiento rápido del ojo
El sueño REM es un comportamiento evolutivamente reciente de los humanos. REM significa movimiento ocular rápido. Es el sueño más profundo que puede tener un mamífero. Está regulado por el tronco encefálico pontino. Los bebés pasan la mayor parte del tiempo en el sueño REM y, en lugar de entrar en la etapa 1, pasan directamente al sueño REM. La mayor parte del sueño REM ocurre justo por encima de la etapa I del sueño y experimenta diferentes habilidades mentales que durante el sueño NREM. El proceso de pensamiento no es lógico y, a menudo, extraño, la sensación y la percepción son vívidas pero creadas internamente por el cerebro y los movimientos del cuerpo están inhibidos. La mayoría de las etapas REM duran de 10 a 15 minutos, y el ser humano promedio pasará por 4 a 6 de estas etapas durante el sueño cada noche. Las etapas REM posteriores aumentan en duración, por lo que la última etapa REM antes del despertar es la más larga y vívida. Durante el sueño REM, el cerebro muestra un aumento de estados de inhibición mínima, lo que degrada nuestra capacidad para reconocer el estado en el que se encuentra; un sueño. Se ha propuesto que el sueño REM es necesario para la preparación de muchas funciones integradoras, de las cuales una es la conciencia. Apoya la idea de que dormir y soñar es una preparación necesaria para los procesos del día siguiente. El seguimiento científico de las etapas del sueño REM se puede medir mediante señales neuronales dentro del tronco encefálico pontino. Se pueden medir las interacciones de las neuronas inhibidoras aminérgicas y las neuronas excitadoras colinérgicas, y el sueño REM se produce cuando las células aminérgicas están al menos activas y las colinérgicas al máximo.
Evolución de REM
Se ha afirmado que el sueño REM es un comportamiento evolutivo reciente en animales homeotérmicos. En ambos, hay un aumento del sueño REM en las primeras etapas de la vida. En los seres humanos, el sueño REM alcanza su punto máximo durante el tercer trimestre de gestación y cae rápidamente después del nacimiento a medida que la conciencia primaria disminuye y la conciencia secundaria crece con el desarrollo del cerebro. El desarrollo del control sobre las etapas del sueño y la vigilia sugiere que el sueño y la fase REM se han desarrollado como una forma de autoactivación para anticipar las circunstancias del estado de vigilia.
Modelado neurónico
Dentro de la protuberancia , el modelado y seguimiento de estas neuronas inhibidoras aminérgicas y neuronas excitadoras colinérgicas se produce mediante el estudio de ondas PGO . Estas son ondas fásicas que ocurren en ciclos y se originan en el tronco encefálico pontino (P), el geniculado lateral del tálamo (G) y la corteza occipital (O). Las monoaminas aminérgicas serotonina, noradrenalina , histamina y dopamina se equilibran entre las señales colinérgicas de acetilcolina y desempeñan un papel en la regulación de la cognición. La intensidad de la señal de las células aminérgicas es más baja durante el sueño REM, aumenta durante la NREM y es más alta al despertar. La intensidad de la señal de las células colinérgicas es más alta durante REM, disminuye durante NREM y es más baja al despertar. Los cambios en el estado y la fase del sueño ocurren cuando se cruzan dos rutas de actividad.
Teoría
El desarrollo de la conciencia es un proceso gradual, prolongado y de toda la vida que se basa en un generador de realidad virtual más primitivo que es más definible en nuestros sueños y lo utiliza. Como tal, el desarrollo de la conciencia secundaria durante la vida requiere una conciencia en blanco que durante el sueño REM crea un yo imaginario que tiene movimientos y experimenta emociones. Este es un estado experimental no asociado con la conciencia, y este estado, o protoconsciente, se puede alcanzar durante la niñez. Esta protoconciencia es un proto-yo creado temprano en la vida por el cerebro como un bloque de construcción para el desarrollo de la conciencia, y proporciona predicciones intrínsecas de entradas externas creadas por los sueños.
Modelo original de hipótesis de activación-síntesis
Hobson y McCarley propusieron originalmente en la década de 1970 que las diferencias en el ciclo de sueño despierto-NREM-REM eran el resultado de interacciones entre las células REM aminérgicas y las células REM colinérgicas. Esto se percibió como el modelo de activación-síntesis, afirmando que la activación del cerebro durante el sueño REM da como resultado la síntesis de la creación de sueños. Las cinco características cardinales de Hobson incluyen: emociones intensas, contenido ilógico, impresiones sensoriales aparentes, aceptación acrítica de los eventos del sueño y dificultad para ser recordado.
Modelo actual - AIM
Gracias al desarrollo de la tecnología desde la propuesta original, se han recopilado nuevos datos experimentales y se han desarrollado detalles mecánicos adicionales del control neuronal. Se ha determinado que los estados de conciencia se pueden describir con tres valores, y el modelo AIM es un modelo que usa estos valores para representar las similitudes y diferencias entre la vigilia y el sueño. Es un modelo de espacio de estados tridimensional que describe diferentes estados del cerebro y su variación durante el día y la noche. Se compone de tres valores diferentes: A - activación, I - puerta de entrada-salida y M - modulación. Sin embargo, el modelo es limitado, ya que aún no puede explicar las diferencias regionales en la actividad cerebral que distinguen el sueño REM del despertar. Otras limitaciones incluyen la incapacidad de identificar y medir cuantificablemente M en humanos. Durante el despertar y la activación de las conciencias primaria y secundaria, se han observado valores altos de A, I y M, pero durante el sueño REM se han observado valores altos de A pero bajos de I y M.
Protoconciencia
La protoconciencia es una plantilla de conciencia que se produce durante el sueño y sobre la que se pueden construir otros procesos mentales conscientes. En la infancia temprana, se ha dicho que esta protoconciencia es donde los aspectos secundarios de la conciencia son originalmente desarrollados y probados por la conciencia primaria, y la persona puede desarrollar lentamente una conciencia secundaria aumentada a lo largo de su vida a medida que su plantilla protoconsciente se expande, desarrolla y desarrolla aún más. crea ideas y representaciones más vívidas de la conciencia secundaria.
Activación (A)
Grandes partes del cerebro que se activan y envían señales durante la vigilia están inactivas durante el sueño NREM y se reactivan durante el sueño REM. Se basa en el hecho de que el cerebro y sus circuitos neuronales son plásticos y se autorregulan, especialmente en su propia activación e inactivación. Esto se observó mediante dos experimentos: el desarrollo de somnolencia después de la destrucción de la neurona dopamina en la sustancia negra en el mesencéfalo y el descubrimiento del sistema de activación reticular , que son señales visuales recibidas a través de nuestros ojos y en nuestro cerebro que comienzan el proceso de vigilia, esa conciencia de vigilia. depende del sueño. Después de estos estudios, quedó claro que los niveles de actividad y la calidad de la conciencia eran funciones de activación y desactivación del cerebro.
Puerta de entrada-salida (I)
Se ha demostrado que la activación interna del cerebro está asociada con la inhibición tanto de la entrada sensorial externa como de la salida motora. Esto implica que el cerebro se mantiene activamente fuera de línea durante REM, y el tronco encefálico garantiza la coordinación de los factores I y A a través del control de la puerta de entrada-salida dentro del tallo cerebral. Las ondas PGO juegan un papel en la capacidad del cerebro para permanecer dormido mientras constituyen los bloques de construcción para la percepción y el control motor fino a través de su coordinación fásica. Por lo tanto, se ha propuesto que las señales PGO se utilicen en la construcción de imágenes visuales de sueños.
Modulación (M)
La liberación de neuromoduladores de neuronas aminérgicas tiene una amplia influencia química en el cerebro; instruyen a otras neuronas para que mantengan o descarten un registro de la información que han procesado. La mecánica de la modulación no se conoce en este momento, y la modulación aún no se ha identificado cuantitativamente. Cualitativamente, se ha demostrado que la modulación aminérgica es fuerte durante la vigilia pero más baja durante el sueño, pero es necesario realizar más estudios. Numerosos estudios han surgido de la disciplina de la neurociencia computacional que apoyan el modelo AIM. La teoría del metaaprendizaje en particular describe cómo estos neuromoduladores facilitan el aprendizaje dinámico, a través de una serie de modelos interpretativos consistentes con el modelo AIM.
Trascendencia
El modelo AIM tridimensional muestra que durante el ciclo de estados cerebrales despierto-NREM-REM, el cerebro cambia dinámicamente constantemente, y que este espacio de estados descrito por el AIM tiene un número infinito de subregiones distintas de las tres principales. Propone que, a través de una protoconciencia, la activación del cerebro durante el sueño es necesaria para el desarrollo y mantenimiento de la conciencia de vigilia y otras funciones cerebrales de orden superior, como la resolución de problemas. Sugiere la posibilidad de que el estado de conciencia de vigilia solo esté presente en humanos debido a la evolución de extensas estructuras corticales dentro del cerebro. Soñar es un estado del cerebro que es similar pero diferente de la conciencia de vigilia, y la interacción y correlación entre los dos es necesaria para el desempeño óptimo de ambos. Un estudio realizado midiendo la actividad cerebral a través de EEG utilizó el modelo AIM de Hobson para mostrar que la conciencia del sueño cuantitativamente es notablemente similar a la conciencia de vigilia.