Significado clínico
Estadística del sueño
Los humildes comienzos de la medicina del sueño empezaron con una mera observación y descripción de varios eventos que ocurrían durante el sueño y la vigilia. Sin embargo, no fue hasta el desarrollo del campo de la electrofisiología y la invención de los registros de electroencefalografía (EEG) por parte de Hans Berger a principios del siglo XX, cuando empezamos a comprender mejor la complejidad de los mecanismos cerebrales que caracterizan los estados de sueño y vigilia. El sueño pasa por ciclos estructurados y organizados a través de varias etapas.
Los primeros registros de sueño nocturno fueron realizados por Loomes y sus colegas cuando se enfrentaron a la difícil tarea de describir los patrones de sueño típicos en individuos normales. Varios grupos improvisaron esto y, a su vez, dieron lugar a los inicios de la estadificación del sueño. Sin embargo, no fue hasta 17 años después cuando Aserinsky reconoció el sueño de movimientos oculares rápidos (REM). Esto condujo al nacimiento de los métodos modernos de estadificación del sueño.
En 1968, un comité de expertos presidido por Rechtschaffen y Kales estableció las reglas para la puntuación del sueño en adultos humanos normales. A partir de esta codificación, se identificaron 5 etapas de sueño: 1 etapa REM y 4 etapas de sueño NREM. Cada etapa se compone de una serie de variables fisiológicas, que tienden a producirse de forma concertada. Posteriormente, en 2004, la Academia Americana de Medicina del Sueño (AASM) encargó una revisión de las reglas de puntuación del sueño que incluía reglas para la puntuación de los despertares, los eventos respiratorios, los trastornos del movimiento relacionados con el sueño y los eventos cardíacos. La magnitud y la distribución de los parámetros estándar del sueño reflejan la macroestructura del sueño.
Macroestructura del sueño
Sobre la base de la macroestructura del sueño, el sueño puede clasificarse en 2 etapas principales: sueño de movimientos oculares no rápidos (NREM) y sueño de movimientos oculares rápidos (REM). Normalmente, a medida que uno se duerme, el patrón de EEG rápido de bajo voltaje de la vigilia da paso gradualmente a frecuencias más lentas, ya que el sueño NREM pasa del estadio N1 (disminución de alfa) al estadio N2 (husos, complejos K) al estadio N3 (aumento de la amplitud y regularidad del ritmo delta). El estadio N3 se denomina sueño de ondas lentas (SWS). El SWS se ve interrumpido por periodos de movimiento ocular rápido (REM, es decir, sueño activo o paradójico). La polisomnografía (PSG) es un estudio multiparamétrico que se ha utilizado tradicionalmente para evaluar la arquitectura del sueño.
El sueño pasa por múltiples ciclos discretos de sueño NREM y REM a lo largo de cualquier noche. En los adultos normales, cada ciclo dura entre 90 y 120 minutos y hay unos 4-5 ciclos de este tipo que se producen durante un sueño nocturno normal de 8 horas. El porcentaje de sueño NREM es máximo en la primera parte de la noche, mientras que el sueño REM predomina en la segunda mitad.
La fase de vigilia (W) se caracteriza por la presencia de un ritmo beta predominante sobre las derivaciones anteriores, y hay una progresión posterior a un ritmo alfa dominante posterior sobre las regiones occipitales. Esta progresión anteroposterior se observa mejor con los ojos cerrados y se atenúa al abrir los ojos. En esta fase se observan con frecuencia parpadeos que aparecen como movimientos oculares conjugados de 0,5 a 2 Hz. Durante la transición a la somnolencia, una de las primeras cosas que aparecen son los movimientos oculares laterales lentos, típicamente inferiores a 0,5 Hz, y hay una mayor prominencia del ritmo alfa con un ritmo beta intermitente.
El estadio 1 (N1) se caracteriza típicamente por la desaparición del ritmo alfa y la aparición de movimientos oculares itinerantes que son deflexiones lentas, conjugadas, de ida y vuelta, que suelen durar aproximadamente 500 milisegundos. El EEG muestra una actividad de amplitud media, de frecuencia mixta, predominantemente de 4 a 7 Hz, y ráfagas de ondas lentas espaciadas irregularmente. Hay una aparición de transitorios agudos de vértice (VST) que se definen como ondas sincrónicas bilaterales de contorno agudo con una amplitud máxima en las derivaciones centrales, aunque los niños pueden mostrar una dominancia parietal. La amplitud puede variar en ambos lados y suelen durar menos de 0,5 segundos. Suelen ser aislados y aparecen a intervalos irregulares tanto de forma espontánea como ante la aplicación de estímulos alertadores. También se observa la aparición de transitorios occipitales agudos positivos del sueño (POSTS) que son ondas mono o bifásicas, positivas y triangulares, más prominentes en las regiones occipitales de la cabeza. La alerta durante el N1 puede conducir a una breve reaparición del ritmo alfa. La EMG muestra una actividad muscular reducida.
El estadio 2 (N2) se caracteriza por la presencia de actividad theta bilateralmente sincrónica acompañada de husos de sueño o complejos K o ambos. Los complejos K se definen por la aparición de un patrón complejo de onda aguda negativa seguida inmediatamente por una onda positiva (en forma de V) que se destaca del EEG de fondo, con una duración de =0,5 segundos, y es más prominente en las derivaciones fronto-centrales. Para que la excitación se asocie al complejo K, debe comenzar no más de 1 segundo después de la terminación del complejo K. Los husos del sueño se definen como ondas distintas de 12 a 14 Hz que tienen frecuencias de 11 a 16 Hz (más comúnmente de 12 a 14 Hz) con una duración superior a 0,5 segundos, generalmente de máxima amplitud en las derivaciones centrales.
El estadio 3 (N3) se caracteriza por un enlentecimiento delta de gran amplitud en el rango de 0,5 a 2 Hz con amplitudes iguales a 75 microV medidas sobre las derivaciones fronto-centrales. Los complejos K y los husos de sueño pueden estar presentes, pero los POST son raros. Normalmente, el sueño N3 se puntúa si se observa ralentización en el 20% de la época. El sueño N3 se produce con mayor frecuencia durante el primer tercio de la noche y, desde el punto de vista clínico, esto puede ser importante, ya que las parasomnias NREM, como el sonambulismo y los terrores nocturnos, suelen observarse durante este período. El estadio REM (R) se caracteriza por la presencia de movimientos oculares rápidos (REM) que son movimientos oculares conjugados, irregulares y de contorno agudo con una desviación de fase inicial que suele durar menos de 500 ms. También se observa una disminución del tono del EMG y suele ser el más bajo de todo el registro. Se observan ondas de diente de sierra que se describen como drenajes de ondas de contorno agudo o triangular, a menudo dentadas, de 2 a 6 Hz con amplitud máxima sobre las derivaciones centrales y a menudo, pero no siempre, precedidas por una ráfaga de movimientos oculares rápidos. El umbral de excitación por estímulos auditivos tiende a ser el más alto durante la fase REM. Por lo general, el estadio R del sueño está presente predominantemente en el último tercio de la noche y es el periodo en el que suelen aparecer las parasomnias REM, como las pesadillas. El estadio R puede subdividirse en un estadio REM fásico y un estadio REM tónico. El estadio REM fásico es un estado de sueño impulsado por la simpatía que se caracteriza por la presencia de movimientos oculares rápidos, sacudidas musculares intermitentes y variaciones en los patrones respiratorios. La fase REM tónica, por otro lado, es un estado de sueño parasimpático y se caracteriza por la ausencia de movimientos oculares rápidos.
La puntuación visual tradicional de los registros de la PSG ha proporcionado valiosas descripciones de las anomalías macroarquitectónicas del sueño en una variedad de trastornos del sueño. Sin embargo, no proporcionan información sobre las características de frecuencia del EEG o la rítmica que subyace a las alteraciones del sueño. Además, el supuesto subyacente en los algoritmos de puntuación de etapas es que el sueño es un proceso discontinuo y con límites discretos, un supuesto que no ha sido respaldado por datos recientes.
Análisis microestructural del sueño
Se han descrito fenómenos EEG transitorios que duran menos que la época de puntuación (eventos fásicos) dentro de los registros del sueño que permiten identificar lo que se conoce como microestructura del sueño. Los dos métodos más utilizados para estudiar la microestructura del sueño son el análisis de patrones cíclicos alternos (PAC) y el paradigma del arousal.
Análisis del arousal
En 1992, la Asociación Americana de Trastornos del Sueño (ASDA) propuso una definición de arousal independiente de la estadificación R y K. Según los criterios de la ASDA, los arousals del EEG aparecen como cambios de frecuencia repentinos hacia ritmos más rápidos (theta, alfa, beta, pero no sigma) que sustituyen brevemente el fondo de la fase de sueño. En los sujetos normales, la duración media de las excitaciones no se modifica a lo largo de la vida (duración media de unos 15 segundos a lo largo de la TST), pero el aumento del número con la edad se considera la base fisiológica de la fragilidad del sueño en los ancianos. En condiciones de sueño alterado, las excitaciones se han investigado especialmente en los trastornos respiratorios relacionados con el sueño y en los pacientes con insomnio. Sin embargo, existe una literatura consolidada según la cual los arousals y otros fenómenos relacionados representan manifestaciones espontáneas del sueño fisiológico.
Análisis de la CAP
La CAP es un fenómeno EEG organizado en secuencias que ocupan amplias secciones dentro del sueño NREM. Durante la PAC, los ritmos EEG del sueño oscilan con oscilaciones periódicas excitatorias (fase A) e inhibitorias (fase B). La PAC es un importante marcador de la inestabilidad de la excitación que acompaña a las fases de transición entre el sueño y la vigilia, y los investigadores creen que es un sustrato para la aparición de diversos trastornos neurológicos activados por el sueño. Los grupos repetitivos de rasgos EEG estereotipados separados por intervalos de actividad de fondo equivalentes en el tiempo y que incluyen al menos 2 ciclos CAP consecutivos identifican una secuencia CAP. El ciclo de PAC consta de una fase A (compuesta por elementos EEG transitorios) y una fase B (intervalo de actividad theta/delta que separa 2 fases A sucesivas, con un intervalo igual a 1 minuto) (Figura 1). Cada fase de la PAC puede durar entre 2 y 60 segundos. Todas las secuencias de PAC comienzan con la fase A y terminan con la fase B. Sobre la base de la proporción recíproca de ondas lentas de alto voltaje (sincronía del EEG) y ritmos rápidos de baja amplitud (desincronía del EEG) a lo largo de toda la duración de la fase A, se distinguen 3 subtipos de fases A que corresponden a diferentes niveles de activación neurofisiológica: subtipo A1 (predominio de la sincronía del EEG), subtipo A2 (mezcla equilibrada de sincronía y desincronía del EEG) y subtipo A3 (predominio de la desincronía del EEG). Cuando el intervalo entre 2 fases A consecutivas supera los 60 segundos, la secuencia CAP termina y el sueño entra en el modo no CAP (NCAP), que se caracteriza por ritmos EEG estables y continuos con muy pocos eventos fásicos relacionados con el arousal y distribuidos aleatoriamente.