La transición de la vigilia al sueño representa el cambio más notable que ocurre en un cerebro sano, tanto desde el punto de vista del comportamiento como del nivel de conciencia.

Este tránsito se caracteriza por cambios visibles en la dinámica neural, que tradicionalmente se detectan por el cambio de la actividad del electroencefalograma, que pasa de una actividad "desincronizada" en vigilia a una  actividad de ondas lentas sincronizadas globalmente en la etapa del sueño temprano.

Sin embargo, recientes mediciones de local field potentials (LFP)  indican que la transición es más gradual de lo que parece: por un lado, las ondas lentas locales ya aparecen durante la vigilia, y por otro lado, las ondas lentas de sueño son raramente globales.

Por otro lado,  estudios con imágenes de resonancia magnética funcional también revelan cambios en la conectividad funcional en estado de reposo (FC) entre vigilia y sueño. Sin embargo, no está claro cómo las redes en estado de reposo pueden cambiar durante este período de transición.

Un estudio reciente, dirigido por Gustavo Deco, investigador ICREA del DTIC-UPF y director del Center for Brain and Cognition y del Grupo de Neurociencia Computacional de la Universidad Pompeu Fabra, en colaboración con investigadores de universidades suizas y norteamericanas, ha utilizado modelos de cerebro de la conectividad anatómica córtico-cortical humana para evaluar los cambios en la actividad en estado de reposo cuando el modelo "se duerme", debido a la disminución progresiva de la excitación a causa de la neuromodulación. El trabajo se ha publicado en la edición digital de la revista Cerebral Cortex.

Cuando la neuromodulación colinérgica se reduce paramétricamente, aparecen ondas lentas locales, mientras que la organización general de las redes en estado de reposo no cambia. Además, se muestra que estas ondas lentas locales están estructuradas macroscópicamente en redes que se asemejan a las redes en estado de reposo.

En contraste, cuando el neuromodulador disminuye aún más a niveles muy bajos, se convierten en ondas lentas globales y las redes de estado de reposo se funden en una sola red indiferenciada, en términos generales sincronizada.

En resumen, el estudio es capaz de explicar los mecanismos que afectan a las redes de reposo durante la transición al sueño y la aparición y estructuración de las ondas lentas de sueño. Éste es un modelo que unifica estado de reposo de vigilia con sueño. Por otro lado mostramos como a través del modelo y datos se puede describir el cambio paulatino de conciencia.

Trabajo de referencia: Modeling Resting-State Functional Networks When the Cortex Falls Sleep: Local and Global Changes. Gustavo Deco, Patric Hagmann, Anthony G. Hudetz y Giulio Tononi. Cerebral Cortex. 10/7/2013. doi: 10.1093/cercor/bht176.