aspectos tónicos y fásicos del sueño rem en la rata

178 Pages·2017·10.21 MB·Spanish

UNIVERSIDAD DE SEVILLA
Facultad de Biología
Departamento de Fisiología
Grupo Neurociencia y Comportamiento

Álvaro Sánchez López

ASPECTOS TÓNICOS Y FÁSICOS DEL SUEÑO REM EN LA
RATA

Tesis Doctoral dirigida por el Dr. Miguel Escudero González

Sevilla, 2017

D. Miguel Escudero González, profesor titular del Departamento de Fisiología
de la Facultad de Biología de la Universidad de Sevilla,

CERTIFICA:
Que el presente trabajo titulado “ASPECTOS TÓNICOS Y FÁSICOS DEL
SUEÑO REM EN LA RATA” ha sido realizado bajo su dirección y
supervisión por D. Álvaro Sánchez López, Licenciado en Bioquímica por la
Universidad de Sevilla, y considera que reúne las condiciones de calidad y rigor
científico para ser presentado y defendido como Tesis Doctoral.

Sevilla, 30 de Mayo de 2017

Fdo.: Miguel Escudero González

«The most beautiful thing we can experience is the mysterious.
It is the source of all true art and science».
Albert Einstein

AGRADECIMIENTOS

A todos los que con su apoyo y ayuda han hecho posible este trabajo, mi más sincero y
profundo agradecimiento.

ÍNDICE

ÍNDICE
1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 13
1.1 El ciclo vigilia-sueño ......................................................................................................................... 16
1.1.1 Sistemas promotores de la vigilia ............................................................................................. 16
1.1.2 Sistemas promotores del sueño NREM ..................................................................................... 18
1.1.3 Sistemas promotores del sueño REM ....................................................................................... 19
1.1.4 Regulación del ciclo vigilia-sueño .............................................................................................. 20
1.1.5 El periodo de transición a sueño REM ...................................................................................... 23
1.2 La caracterización del ciclo vigilia-sueño ......................................................................................... 24
1.2.1 Actividades tónicas y fásicas de los sistemas motores ............................................................. 25
1.2.1.1 El comportamiento de los sistemas motores durante la fase REM .................................. 25
1.2.1.2 El sistema oculomotor ...................................................................................................... 26
1.2.1.2.1 La musculatura extraocular ..................................................................................... 26
1.2.1.2.2 Comportamiento de las motoneuronas extraoculares ............................................ 28
1.2.1.2.3 Los movimientos oculares durante la vigilia ............................................................ 30
1.2.1.2.4 Los movimientos oculares durante la fase NREM ................................................... 30
1.2.1.2.5 Los movimientos oculares durante la fase REM ...................................................... 31
1.2.2 Actividades tónicas y fásicas de la actividad EEG ...................................................................... 32
1.2.2.1 Origen y propiedades de la actividad EEG ........................................................................ 32
1.2.2.2 Características del EEG durante la fase REM .................................................................... 34
1.2.2.2.1 El ritmo theta ........................................................................................................... 34
1.2.2.2.2 Gamma y alta frecuencia ......................................................................................... 36
2 OBJETIVOS .......................................................................................................................................... 41
3 MATERIALES Y MÉTODOS ....................................................................................................................... 45
3.1 Preparación del animal crónico ........................................................................................................ 47
3.1.1 Anestesia, preoperatorio y generalidades quirúrgicas ............................................................. 47
3.1.2 Implantación de electrodos para el registro de la actividad electroencefalográfica ................ 48
3.1.3 Implantación de electrodos usados como referencia ............................................................... 48
3.1.4 Implantación de electrodos para el registro de la actividad electromiográfica........................ 48
3.1.5 Implantación de electrodos intracerebrales ............................................................................. 50
3.1.6 Implantación del sistema de sujeción de la cabeza y de los conectores para el sistema de
registro .......................................................................................................................................... 50
3.1.7 Implantación de las bobinas perioculares para la detección de la posición ocular .................. 50
3.1.8 Postoperatorio .......................................................................................................................... 51
3.2 Técnicas de registro ......................................................................................................................... 51
3.2.1 Registro en el animal inmovilizado ........................................................................................... 51
3.2.1.1 Periodo de habituación y sesiones experimentales ......................................................... 51
3.2.1.2 Inmovilización del animal ................................................................................................. 52
3.2.1.3 Calibración de los movimientos oculares ......................................................................... 52
3.2.2 Registro en el animal no inmovilizado ...................................................................................... 54
3.2.3 Acondicionamiento de las señales y registro de la actividad polisomnográfica ....................... 54
3.3 Lesiones electrolíticas ...................................................................................................................... 55
3.4 Callosotomía .................................................................................................................................... 55
3.5 Sacrificio de los animales tras los experimentos y procesamiento histológico ............................... 55
3.6 Análisis y tratamiento estadístico de los datos ................................................................................ 56
3.6.1 Movimientos oculares durante el ciclo vigilia-sueño ................................................................ 56
3.6.2 Análisis de la posición de los ojos a lo largo del ciclo vigilia-sueño .......................................... 57
3.6.3 Potencia espectral de la actividad electroencefalográfica durante el ciclo vigilia-sueño ......... 57
3.6.4 Mapa de localización de las actividades corticales ................................................................... 58
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ÍNDICE

3.6.5 Filtrado y acondicionamiento de las señales electroencefalográficas ...................................... 58
3.6.6 Análisis de comodulación de las señales electroencefalográficas ............................................ 59
3.6.7 Análisis de las variaciones tiempo-frecuencia de las señales electroencefalográficas ............. 59
3.6.8 Análisis de coherencia espectral de las señales electroencefalográficas ................................. 60
3.6.9 Análisis de las relaciones de fase entre señales electroencefalográficas ................................. 60
3.6.10 Análisis de las transiciones entre estados ............................................................................... 61
3.6.11 Análisis estadístico .................................................................................................................. 62
4 RESULTADOS .......................................................................................................................................... 63
4.1 Movimientos oculares durante el ciclo vigilia-sueño en la rata ....................................................... 67
4.1.1 Fase de vigilia ............................................................................................................................ 67
4.1.2 Fase NREM ................................................................................................................................ 71
4.1.3 Transición entre las fases NREM y REM .................................................................................... 71
4.1.4 Fase REM ................................................................................................................................... 74
4.2 Desarrollo de un sistema portátil para el registro de los movimientos oculares ............................ 76
4.2.1 Generador de campos magnéticos ........................................................................................... 76
4.2.2 Registro con el sistema portátil ................................................................................................ 77
4.2.3 Comparación de los movimientos oculares registrados con el sistema portátil y con el
sistema comercial .............................................................................................................................. 79
4.3 Características de la actividad electroencefalográfica durante el ciclo vigilia-sueño ...................... 81
4.3.1 Actividad electroencefalográfica durante la vigilia ................................................................... 82
4.3.2 Actividad electroencefalográfica durante la fase NREM........................................................... 83
4.3.3 Actividad electroencefalográfica durante la fase REM ............................................................. 84
4.3.3.1 Componentes de frecuencia ............................................................................................ 84
4.3.3.2 Organización tónico-fásica de la actividad cortical .......................................................... 86
4.3.3.3 Desarrollo de las actividades fásicas y tónicas durante la transición a REM .................... 88
4.3.3.4 Cinética de la actividad de alta frecuencia durante el periodo de transición y su
relación con las variables clásicas que definen las fases NREM y REM ........................................ 90
4.3.3.5 Mapa cortical de las oscilaciones de alta frecuencia ........................................................ 93
4.3.3.6 Organización cortical de las altas frecuencias .................................................................. 95
4.3.3.6.1 Relación de fase entre theta y los brotes de alta frecuencia en distintas
ubicaciones ............................................................................................................................. 95
4.3.3.6.2 Coherencias de las actividades en un hemisferio y entre hemisferios .................... 97
4.3.3.6.2.1 Relaciones de fase entre localizaciones de un mismo hemisferio .................. 99
4.3.3.6.2.2 Relaciones de fase entre localizaciones de los dos hemisferios ................... 104
4.3.3.7 Origen de la actividad de alta frecuencia ....................................................................... 106
4.3.3.7.1 Hipocampo ............................................................................................................. 107
4.3.3.7.2 Amígdala Central ................................................................................................... 108
4.3.3.7.3 Núcleo Basal del Lecho de la Estría Terminal ........................................................ 110
4.3.3.7.4 Núcleo Parafascicular Talámico ............................................................................. 112
4.3.3.7.5 Organización interhemisférica de las oscilaciones de alta frecuencia: papel
funcional del cuerpo calloso ................................................................................................. 114
5 DISCUSIÓN ........................................................................................................................................ 119
5.1 Fenómenos tónicos y fásicos en el sistema oculomotor durante el sueño ................................... 121
5.1.1 Actividades tónicas durante la fase NREM ............................................................................. 123
5.1.2 Actividades tónicas durante el periodo de transición y la fase REM ...................................... 124
5.1.3 Actividades fásicas durante el periodo de transición a sueño REM ....................................... 126
5.1.4 Actividades fásicas durante la fase REM ................................................................................. 127
5.1.5 Relaciones entre la velocidad y la amplitud de los movimientos oculartes durante la
vigilia y la fase REM .......................................................................................................................... 128
5.2 Desarrollo de un sistema portátil para el registro de los movimientos oculares .......................... 130
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