What regulates human alertness?

El Sistema de Alertamiento del Cuerpo Humano

El sistema de alertamiento del cuerpo humano funciona a través de una compleja interacción entre el sistema nervioso central y autónomo, donde el sistema reticular activador ascendente (ARAS) en el tronco encefálico y sus proyecciones hacia el tálamo y la corteza cerebral juegan un papel fundamental en la regulación de la vigilancia y la conciencia. 1

Estructuras Anatómicas Principales

Sistema Reticular Activador Ascendente (ARAS)

• Origen: Formación reticular mesencefálica
• Proyecciones principales:
  1. A través del tálamo reticular hacia la corteza de forma difusa
  2. A través del hipotálamo hacia el prosencéfalo basal y sistema límbico
  3. Hacia el rafe medial del tronco encefálico y locus coeruleus con sus proyecciones corticales difusas 1, 2

Red Fronto-Parietal-Talámica-Troncoencefálica

• Predominantemente en el hemisferio derecho
• Incluye estructuras frontales (cingulado anterior y corteza dorsolateral)
• Regiones parietales inferiores
• Tálamo (pulvinar y posiblemente núcleo reticular)
• Estructuras del tronco encefálico (tegmento ponto-mesencefálico, posiblemente involucrando el locus coeruleus) 3

Mecanismos Neurofisiológicos

Regulación de la Alerta

1. Alerta Tónica: Mantenimiento del estado de vigilancia durante minutos
2. Alerta Fásica: Respuesta momento a momento a estímulos específicos 4

Interacción Sistema Nervioso Central y Autónomo

• El sistema nervioso autónomo interactúa dinámicamente con el sistema nervioso central según el modelo de integración neurovisceral
• En situaciones de amenaza, los circuitos simpatoexcitatorios se desinhiben
• La corteza prefrontal y la amígdala ejercen control excitatorio sobre la regulación parasimpática descendente 1

Neurotransmisores Involucrados

• El sistema noradrenérgico del locus coeruleus juega un papel crucial en la regulación circadiana de la alerta
• La actividad dopaminérgica también es importante para promover la vigilia
  • El modafinil, un medicamento promotor de la vigilia, inhibe la recaptación de dopamina al unirse al transportador de dopamina (DAT) 5

Vías de Procesamiento

Vía de Señalización SCN-DMH-LC

• El núcleo supraquiasmático (SCN) proporciona organización temporal al ciclo sueño-vigilia
• El núcleo dorsomedial hipotalámico (DMH) modula el ritmo circadiano del sueño y la vigilia a través de proyecciones al locus coeruleus (LC)
• Esta vía influye en la actividad del LC y, por lo tanto, en funciones relacionadas con la inervación noradrenérgica, incluyendo alerta, vigilancia, atención, aprendizaje y memoria 6

Procesamiento de Amenazas

Después de la detección de una amenaza:

1. Las estructuras cerebrales regulan la frecuencia cardíaca a través de una vía que involucra:
   • El núcleo ambiguo
   • El núcleo dorsal del nervio vago
   • El nervio vago mismo
2. El punto final se encuentra en el nodo sinoauricular del corazón, provocando bradicardia inducida por miedo 1

Procesamiento de Estímulos Neutrales

• La corteza prefrontal identifica señales de seguridad
• Ejerce inhibición sobre redes subcorticales simpatoexcitatorias mediante control vagal 1

Niveles de Conciencia y Alerta

Se distinguen diferentes niveles de conciencia:

1. Hipervigilancia
2. Alerta (estado normal de vigilia)
3. Somnolencia o letargo
4. Obnubilación con tendencia a quedarse dormido
5. Estupor
6. Coma y sus subtipos 2

Impacto de las Fluctuaciones de Alerta en la Función Cognitiva

• Cuando disminuye la alerta, los marcadores neurales típicos del control cognitivo (cambios de potencia en la banda theta midfrontal) ya no son perceptibles
• En su lugar, se produce un aumento en el intercambio de información a larga distancia (conectividad) entre regiones cerebrales en la misma banda de frecuencia
• Esto demuestra la resiliencia del sistema de control cognitivo humano cuando se ve afectado por fluctuaciones internas de alerta 7

Consideraciones Clínicas

• La autorregulación eficiente de la alerta disminuye con la edad, exacerbando los declives normales en el rendimiento cognitivo
• El entrenamiento de la alerta puede mejorar significativamente las funciones ejecutivas en adultos mayores
• La influencia de la presión del sueño en el sistema LC puede ser importante para comprender los efectos perjudiciales de la pérdida de sueño en el rendimiento 4, 6

Este sistema interconectado permite un monitoreo y regulación constantes y precisos del estado de alerta. Sin embargo, esta estabilidad puede verse influenciada cuando el organismo está expuesto a estímulos amenazantes, dando lugar a respuestas fisiológicas específicas como la bradicardia inducida por miedo 1.