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Dr. Fernando D. Saraví 
 
El estudio del estado funcional del cerebro con 
respecto a la conciencia y el ciclo de vigilia y 
sueño recibió un gran impulso gracias al 
desarrollo de una técnica para registrar la 
actividad eléctrica de la corteza cerebral, llamada 
electroencefalografía. Por consiguiente, a 
continuación se explicará su fundamento y 
significado. 
 
EL ELECTROENCEFALOGRAMA (EEG) 
El EEG es un registro de la actividad eléctrica 
cerebral obtenido mediante electrodos colocados 
en la superficie del cráneo. En 1875, Richard 
Caton obtuvo registros eléctricos en animales, y 
en la década de 1920 Hans Berger logró registrar 
la actividad eléctrica cerebral en humanos 
mediante electrodos en contacto con el cuero 
cabelludo. Berger llamó a tal registro 
“electroencefalograma” (Elektroenkephalogram) 
y describió sus principales patrones de actividad. 
 
Sistema de registro del EEG 
El EEG se obtiene por determinación de las 
diferencias de potencial en la superficie del cráneo 
de un conjunto de electrodos que se ubican en 
posiciones normalizadas con respecto al puente de 
la nariz (nasion), la protuberancia occipital (inion) 
y entre sí (Fig. 1). Existen dos modalidades de 
medir las diferencias de potencial. En el modo 
bipolar se mide la diferencia de potencial entre 
dos de los electrodos del conjunto. En el modo 
unipolar se mide la diferencia de potencial entre 
cualquiera de los electrodos del conjunto y un 
electrodo “indiferente” (supuestamente no 
afectado por la actividad eléctrica cerebral) que 
puede colocarse, por ej., en el lóbulo de la oreja. 
Como se trata de potenciales de escasa amplitud, 
deben ser amplificados y filtrados (para eliminar 
artefactos) para su correcto registro. 
 
Ondas del EEG normal (Fig. 2) 
En un individuo adulto despierto pero relajado y 
con los ojos cerrados predomina el llamado ritmo 
alfa con una frecuencia de 8 a 13 Hz, que es 
especialmente notable en la región occipital. Si la 
persona realiza un esfuerzo mental o imagina una 
escena, el ritmo alfa puede desaparecer (lo que se 
llama “bloqueo alfa) y ser reemplazado por un 
ritmo beta más rápido (15 a 30 Hz). Lo mismo 
ocurre si el individuo abre los ojos. El bloqueo 
alfa no se debe a la luz, ya que si la persona abre 
los ojos ante una pantalla de iluminación uniforme 
el ritmo alfa no desaparece. Por el contrario, si la 
persona abre los ojos en la oscuridad pero hace un 
esfuerzo por ver, el ritmo alfa es reemplazado por 
ritmo beta. La conclusión es que el ritmo alfa 
predomina en la corteza occipital cuando no se 
está procesando información visual. Por su parte, 
la actividad mental consciente y el procesamiento 
visual se asocia con el ritmo beta. 
 Otras ondas características son las 
llamadas theta de 4 a 7 Hz y delta de 0.5 a 3 Hz. 
No aparecen en el EEG del adulto normal 
despierto, pero sí durante el sueño. Pueden 
aparecer normalmente en niños pequeños 
despiertos. 
 En la Fig. 3 se muestra un trazado EEG 
normal (el último trazo es un electrocardiograma) 
donde se muestra el predominio del ritmo alfa con 
los ojos cerrados y la desincronización (paso a 
predominio de ritmo beta) cuando se abren los 
ojos. 
El ritmo diario de actividad: 
Sueño y vigilia 
 
Posgrado-00
Sello
EEG, sueño y vigilia 
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2 
La principal aplicación clínica del EEG es 
su uso para el diagnóstico de las epilepsias. Este 
tema no se tratará aquí, aunque en la Fig. 4 se 
muestra un trazado del EEG durante una crisis 
epiléptica generalizada para fines ilustrativos. 
 
Origen de las ondas del EEG 
El EEG es una forma de registro extracelular de 
ondas de baja amplitud mediante electrodos 
situados a considerable distancia del sitio donde 
se producen los potenciales, en el volumen del 
cerebro. 
En estas condiciones la amplitud de los 
potenciales registrados en un volumen 
considerable decaen con el cuadrado de la 
distancia, de modos que la amplitud de las ondas 
es típicamente de unas pocas decenas de 
microvoltios y no superan los 200 V. 
Además, las propiedades resistivas y 
capacitivas de los tejidos interpuestos (meninges, 
cráneo, cuero cabelludo) contribuyen a 
distorsionar las ondas. 
Dadas las condiciones del registro, las 
células cuya actividad bioeléctrica puede originar 
potenciales detectables deben cumplir ciertas 
condiciones: 
 
 
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1. Deben estar próximas a los electrodos de 
registro. 
2. Deben estar funcional y anatómicamente 
polarizadas. 
3. Deben estar dispuestas en paralelo. 
4. Deben ser capaces de generar potenciales 
de manera sincronizada. 
 
La condición de proximidad (1) implica 
que el EEG solamente puede registrar 
directamente actividad cortical y no de núcleos 
profundos como el tálamo o los ganglios de la 
base. 
Dentro de la corteza, las únicas células 
que cumplen las condiciones de polarización y 
disposición en paralelo (2 y 3) son las células 
piramidales. Estas son las neuronas principales 
de la corteza, y las únicas que proyectan sus 
axones hacia regiones subcorticales y otras áreas 
de la corteza (el resto son interneuronas). 
Finalmente, las células piramidales 
pueden sincronizar su actividad cuando reciben 
aferencias del tálamo o de la corteza contralateral 
(condición 4). La necesidad de sincronización se 
debe a que, para ser detectable con un electrodo 
superficial es necesaria la sumación en el líquido 
extracelular de potenciales provenientes de aprox. 
un millón de neuronas. 
Por la disposición y distancia de los 
axones de las células piramidales, el EEG no 
registra señales causadas por potenciales de 
acción. Las señales provienen de los potenciales 
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sinápticos en las dendritas y soma de dichas 
neuronas. 
La polaridad (positiva o negativa) de la 
onda EEG depende de dos factores. Primero, si se 
trata de una sinapsis excitatoria o inhibitoria. En 
la Fig. 5 se muestra el efecto de una sinapsis 
excitatoria ubicada en la lámina cortical 2 
(superficial). Con electrodos intracelulares la 
polaridad del potencial sináptico (PPSE) es la 
misma (positiva) en cualquier punto. En cambio, 
un registro extracelular tendrá una polaridad 
negativa en la sinapsis misma (donde la corriente 
es de entrada) y positiva en un sitio más próximo 
al soma, donde la corriente sale y cierra el 
circuito. Esto genera un dipolo de potencial 
(negativo en la región más externa), que puede ser 
registrado en la superficie craneana si muchas 
neuronas generan potenciales similares 
simultáneamente. Un electrodo en la superficie 
cortical registrará un potencial negativo (en el 
EEG los potenciales negativos por convención se 
inscriben hacia arriba de la línea de base). 
La amplitud de la variación de potencial 
queda determinada por la magnitud de la corriente 
sináptica y por las propiedades resistivas de la 
membrana (Rm), del citoplasma (Ra) y del líquido 
extracelular (Re). En general, los potenciales 
registrados en el líquido extracelular son 100 a 
1000 veces menores que los obtenidos con 
registros extracelulares. 
En la Fig.6 se muestra que la activación 
de sinapsis excitatorias en la lámina 2 causará una 
onda negativa, mientras que las sinapsis 
excitatorias en la lámina 5 (donde el dipolo es 
positivo en la región más superficial) generan 
ondas positivas. 
Las sinapsis inhibitorias, en las cuales 
existe una corriente de salida en la sinapsis y de 
entrada en otras regiones de la membrana, generan 
potenciales extracelulares de polaridad opuesta a 
la de las sinapsis excitatorias. Así, una sinapsis 
inhibitoria generará en la superficie del cráneo 
una onda positiva si está en la lámina 2 y 
negativa si está en la lámina 5. 
En resumen, una onda positiva puede 
corresponder a la activación de sinapsis 
excitatorias en la profundidad de la cortezao de 
sinapsis inhibitorias próximas a la superficie. Una 
onda negativa puede deberse a la activación de 
sinapsis excitatorias próximas a la superficie o 
inhibitorias profundas. Por tanto, el EEG no 
permite discernir, a partir de la polaridad de la 
onda, si las acciones sinápticas que la originaron 
fueron excitatorias o inhibitorias. 
Por el momento, el interés en el EEG se 
limitará a su aplicación en el estudio del sueño. 
 
SUEÑO 
El sueño puede definirse desde el punto de vista 
del comportamiento como un estado caracterizado 
por: 
1. Reducción en la actividad motora 
(inmovilidad o movimientos fásicos e 
infrecuentes). 
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2. Reducción de la respuesta a estímulos y 
aumento del umbral para provocar una 
respuesta. 
3. Posturas estereotipadas carácterísticas 
(decúbito en humanos). 
4. Fácil reversibilidad, que lo distingue de 
estados con las mismas primeras tres 
carácterísticas, como el coma o la 
anestesia general. 
 
Dormir ocupa aprox. 8 h por día, lo cual 
corresponde a un tercio de la vida de un ser 
humano. La explicación más simple (y aún 
común entre los legos) acerca del sueño es que se 
trata simplemente de una reducción de la 
actividad cerebral causada por la fatiga. Sin 
embargo, desde hace medio siglo los 
investigadores saben que esta hipótesis no es 
correcta. La concepción moderna es que, al igual 
que el estado opuesto (vigilia), el sueño es una 
forma de actividad cerebral altamente compleja e 
inducida activamente. 
 
El ciclo de sueño y vigilia 
El ciclo de sueño y vigilia posee un ritmo cíclico 
propio. La duración de cada ciclo es de aprox. 24 
h ó cerca de un día, y por eso se lo conoce como 
un ritmo circadiano. Los estímulos externos, 
como la iluminación, no generan el ciclo. 
Solamente lo sincronizan. Este ritmo es generado 
por el propio sistema nervioso central. El 
generador del ritmo es el núcleo supraquiasmático 
del hipotálamo (que se trata más adelante). 
Debe destacarse que el núcleo 
supraquiasmático no induce el sueño y el 
despertar, sino que determina en qué parte de la 
jornada ocurren, de manera diferente según los 
hábitos de la especie. Los humanos tienen 
típicamente actividad diurna, y duermen durante 
la noche. En humanos que deben trabajar de 
noche o que viajan a otro país con un huso horario 
muy diferente, se produce una reprogramación del 
ritmo de sueño y vigilia y de otros ritmos 
circadianos. Este proceso de ajuste suele 
acompañarse de un síndrome transitorio de 
descompensación horaria o jet lag caracterizado 
por cefalea, fatiga, incapacidad para pensar con 
claridad, náuseas y vómitos. 
Los animales de hábitos nocturnos, como 
la rata, normalmente duermen durante el día. Una 
lesión experimental del núcleo supraquiasmático 
desordena este patrón pero no aumenta la 
cantidad total de horas dedicadas al sueño. 
La cantidad total de sueño varía con la 
edad. Los recién nacidos pueden dormir 20 h por 
día, pero para los 5 años esta cantidad se ha 
reducido a 12 h diarias, principalmente por menor 
sueño durante el día (Fig. 7). Los adultos jóvenes 
suelen dormir entre 7 y 8 h. Los ancianos 
generalmente duermen menos, pero no porque 
necesiten menos sueño, sino porque sufren más 
frecuentemente de insomnio. 
Para un determinado individuo, la 
cantidad total de sueño promedio es bastante 
constante y relativamente independiente de la 
actividad física o intelectual durante el día. El 
principal factor que puede aumentar 
transitoriamente las horas dedicadas al sueño es 
no haber dormido apropiadamente en los días 
previos. El sueño es acumulativo, aunque no 
estrictamente aditivo. Si una persona no duerme 
por 48 horas, dormirá más de 8 horas pero no 
necesitará 16 horas para recuperarse. 
 
Fases de sueño 
Además de los criterios referidos al 
comportamiento, el sueño puede caracterizarse 
por diversos registros eléctricos como el EEG y el 
electromiograma (EMG) que registran, 
respectivamente, la actividad eléctrica de la 
corteza cerebral y del músculo esquelético. El 
electrooculograma (EOG) permite registrar los 
movimientos oculares. 
 La combinación de estos registros 
permitió descubrir que el sueño normal se puede 
dividir en dos fases. Uno se acompaña de 
movimientos oculares rápidos y por ello se llama 
sueño REM (de Rapid Eye Movements). En el 
otro tipo, llamado No REM, estos movimientos 
están ausentes (Fig. 8). 
 Durante el sueño No REM la actividad 
metabólica cerebral disminuye 20 %. El tono 
muscular y los reflejos se conservan. En el 
sistema nervioso autónomo disminuye la 
actividad simpática, con lo cual se reduce la 
frecuencia cardíaca y la presión arterial. En 
cambio, el tono parasimpático aumenta, como es 
evidente por la constricción pupilar (miosis) que 
se observa en esta fase. 
 Durante la vigilia con los ojos abiertos, el 
EEG es de frecuencia mayor de 17 Hz y de escasa 
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amplitud (10-20 V). Al cerrar los ojos aparece el 
ritmo alfa (8 a 12 Hz) sobre todo en la región 
occipital. El tono muscular (EMG) es moderado a 
alto y hay movimientos voluntarios, incluidos los 
movimientos oculares. El curso del pensamiento 
es lógico y continuo. Las percepciones 
procedentes de estímulos externos son vívidas. 
En el sueño No REM hay movimientos 
oculares lentos y ocasional actividad fásica en el 
músculo esquelético. Los reflejos espinales 
(miotático, nociceptivo) se conservan. El tono 
muscular disminuye moderadamente debido a la 
ausencia de facilitación de las motoneuronas 
espinales por parte de las vías descendentes. El 
sueño No REM se subdivide en cuatro etapas 
(Fig. 9): 
1. Etapa 1. Es la transición de la vigilia al 
sueño. Las ondas del EEG se tornan más 
lentas, y alternándose el ritmo alfa con 
ondas theta más lentas, que predominan al 
final de esta etapa y son de aprox. 10 Hz y 
20 a 40 V. La etapa 1 dura de 20 a 30 
min. 
2. Etapa 2. Aparecen salvas de ondas 
sinusoidales llamadas espigas del sueño 
(12 a 14 Hz) y ondas bifásicas de mayor 
voltaje denominadas complejos K, que 
duran más de 500 ms. Además, hasta 20 
% del registro corresponde a ondas delta, 
de 0.5 a 2 Hz y más de 75 V. La etapa 2 
comprende aprox. 50 % del total del 
sueño. 
3. Etapa 3. Las ondas delta ocupan entre 20 
% y 50 % del tiempo total. 
4. Etapa 4. Las ondas delta ocupan más de 
50 % del tiempo (típicamente la mayor 
parte del registro). 
 
Las etapas 3 y 4 se denominan 
colectivamente sueño de ondas lentas, que 
comprende 20 a 25 % del total de sueño. 
Característicamente, luego de alcanzarse 
la etapa 4 el sueño No REM retorna 
sucesivamente a las etapas 3 y 2, y es seguido por 
una fase de sueño REM. 
El EEG del sueño REM se parece al de la 
vigilia, pues se caracteriza por ondas de escasa 
amplitud y mayor frecuencia que el sueño No 
REM. Por esta razón el sueño REM se llama 
también “sueño paradójico” o “desincronizado” 
(con respecto al EEG). 
Durante el sueño REM aparecen trenes de 
ondas bifásicas, llamadas “ondas en serrucho” 
(Fig. 9). Una característica peculiar del EEG 
durante el sueño REM es la aparición de ondas 
fásicas de gran amplitud llamadas espigas PGO, 
pues se originan en la formación reticular de la 
protuberancia y son relevadas en el cuerpo 
geniculado lateral, desde donde alcanzan la 
corteza occipital. 
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Durante una noche, el primer ciclo de 
sueño dura de 90 a 110 min, y el período REM es 
breve (5 a 10 min). En los ciclos siguientes se 
acorta el período de sueño No REM por la menor 
duración de las etapas 3 y 4 (que incluso pueden 
estar ausentes en ancianos). Por el contrario, la 
duración de los períodos de sueño REM tiende a 
alargarse a medida que transcurre la noche, hasta 
alcanzar episodios de 20 a 25 min. En el adulto 
joven, elsueño REM ocupa 20 a 25 % del total. 
En niños la proporción es mayor, y en ancianos es 
menor (Fig. 10). 
Durante el sueño REM el metabolismo 
cerebral aumenta hasta aproximarse al de la 
vigilia. No obstante, hay una menor respuesta de 
ciertos mecanismos homeostáticos. Por ej., la 
regulación térmica se torna ineficaz y hace que la 
temperatura corporal se haga más dependiente de 
la temperatura ambiental (poikilotermia). 
La ventilación se vuelve irregular y puede 
haber breves períodos de apnea. Además, el 
control químico de la ventilación se hace menos 
sensible a la presión de CO2 en la sangre arterial. 
La presión arterial y la frecuencia cardíaca 
se tornan fluctuantes. Se postula que la 
inestabilidad circulatoria durante períodos 
largos de sueño REM puede estar vinculada con la 
mayor frecuencia de arritmias e infartos en horas 
tempranas de la mañana. 
Los efectos parasimpáticos se acentúan 
durante el sueño REM. Esto causa, por ej., una 
mayor miosis pupilar y, según el sexo, erección 
del pene o ingurgitación del clítoris. 
Con excepción del diafragma y los 
músculos del oído medio, durante el sueño REM 
se produce una profunda atonía del músculo 
esquelético. Esto se debe a un fenómeno de 
inhibición activa de las motoneuronas espinales, 
y no solamente a la falta de facilitación como 
ocurre en el sueño No REM. 
La actividad onírica (ensoñaciones) se 
produce generalmente durante la fase de sueño 
REM. En las ensoñaciones el curso del 
pensamiento se torna ilógico y hasta grotesco. El 
curso y contenido del pensamiento que es normal 
durante una ensoñación sería considerado 
francamente psicótico (como en la esquizofrenia) 
si ocurriese en el mismo individuo cuando está 
despierto. 
Durante una ensoñación es frecuente tener 
la sensación de realizar movimientos voluntarios, 
pero esta es una ilusión. La corteza motora genera 
órdenes, pero éstas no se cumplen debido a la 
profunda inhibición de las motoneuronas 
espinales. 
Durante el sueño REM las percepciones 
pueden ser muy vívidas, pero son generadas 
internamente. En este sentido participan las 
diversas áreas de asociación, con un papel central 
del hipocampo en recuperar fragmentos de 
memorias de vivencias previas, pero en forma 
desorganizada e incoherente. 
Durante el sueño REM es más probable 
que una persona se despierte espontáneamente, 
pero el umbral para despertar por estímulos 
externos (por ej., un sonido) está aumentado. 
 
FUNCIONES DEL SUEÑO 
La deprivación experimental de sueño en ratas 
causa su muerte más rápidamente que el ayuno. 
Nuestra experiencia cotidiana también indica que 
dormir es necesario, aunque aún se desconozca 
exactamente por qué. Algunas de las funciones 
postuladas del sueño son: 
 
1. Mantenimiento de la integridad funcional 
de la corteza cerebral y de las funciones 
cognitivas. 
2. Ahorro de energía metabólica. 
3. Prevención del daño neuronal causado por 
especies reactivas del oxígeno. 
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4. Regulación de la expresión génica. Cerca 
de 100 genes cerebrales se transcriben 
diferencialmente en el sueño y la vigilia 
(algunos se transcriben más durante el 
sueño y otros más durante la vigilia). 
Durante el sueño No REM aumenta la 
síntesis de proteínas en el cerebro. 
5. Consolidación del aprendizaje la 
memoria. Existe amplia evidencia que el 
sueño posterior a diversas clases de 
aprendizaje facilita su adquisición (en 
cambio no hay evidencia de que exista 
aprendizaje durante el sueño). La falta de 
sueño tiene efectos adversos sobre el 
aprendizaje. Durante el sueño se activa en 
el hipocampo un gen (zif-286) vinculado 
con la plasticidad sináptica. Los períodos 
de aprendizaje son seguidos de aumento 
en la duración del sueño REM. 
6. Desarrollo y maduración del sistema 
nervioso en el neonato. Cabe notar que los 
animales que nacen relativamente 
maduros (por ej., cobayos y ovejas) tienen 
escaso sueño REM al nacer y en la vida 
adulta. En cambio las especies cuyos 
recién nacidos son muy inmaduros, como 
hurones y humanos, tienen largos 
períodos de sueño REM tanto al nacer 
como (en menor medida) en la vida 
adulta. 
7. Facilitación de la producción de nuevas 
neuronas en el adulto. En el adulto se 
generan nuevas neuronas continuamente 
en ciertas áreas cerebrales, como el bulbo 
olfatorio, la zona vecina a los ventrículos 
laterales y la circunvolución dentada del 
hipocampo. La deprivación de sueño 
durante 2 ó 3 días interrumpe esta 
neurogénesis (que también es inhibida por 
el estrés, mientras que es facilitada por el 
ejercicio físico). Dado que la 
neurogénesis ocurre con mayor vigor en 
los primeros meses de vida, tal vez esta 
sea una de las funciones biológicas de la 
mayor cantidad de sueño en lactantes. 
 
Debe subrayarse que estas diversas 
hipótesis sobre la función del sueño no se 
excluyen entre sí, de modo que más de una, e 
incluso todas, pueden ser correctas. 
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ÁREAS CEREBRALES DE VIGILIA Y SUEÑO 
En 1916 se produjo una epidemia, al parecer viral, 
que causaba exceso de sueño (hipersomnio) en la 
mayoría de los afectados. Por esto, la enfermedad 
se llamó encefalitis letárgica. No obstante, en 
algunos pacientes la misma enfermedad causaba 
insomnio. El neurólogo austríaco Constantin von 
Economo notó que los pacientes con insomnio 
tenían lesiones en una región mesencefálica, pero 
en los que padecían hipersomnio la lesión se 
hallaba en el hipotálamo anterior. 
 Décadas más tarde, se halló que lesiones 
experimentales de la formación reticular del tallo 
cerebral (que no afectaban las vías sensitivas) 
causaban un estado similar al sueño. Por otra 
parte, si se cortaba el neuroeje a nivel 
protuberancial se producía insomnio (a pesar de 
interrumpirse las vías sensitivas somáticas). 
 
El sistema reticular activador ascendente 
La vigilia es mantenida por una vía ascendente 
que se inicia en la parte superior de la 
protuberancia y continúa en la formación reticular 
del mesencéfalo, llamada sistema reticular 
activador ascendente (SARA). El SARA recibe 
colaterales de las aferencias sensitivas que 
transcurren por el tallo cerebral, las cuales 
contribuyen a mantener su actividad, aunque no la 
determinan. Por otra parte, el SARA no participa 
directamente en las percepciones somáticas, sino 
en mantener la corteza activada para que la 
información somática (y de todas las 
modealidades sensoriales) alcance la conciencia. 
 El SARA tiene dos proyecciones 
principales que se indican en la Fig. 11 (ambas 
interrumpidas en los pacientes hipersomnes antes 
mencionados): 
 
1. Vía dorsal o retículo-talámica. Se dirige 
hacia el tálamo. Tiene influencia 
facilitadora sobre neuronas talámicas de 
relevo, las cuales transmiten información 
hacia la corteza cerebral. La facilitación 
se ejerce a través del núcleo reticular del 
tálamo, que actúa a modo de compuerta 
reguladora del paso de impulsos aferentes 
tálamocorticales. El SARA también 
proyecta hacia los núcleos talámicos 
mediales e intralaminares, que favorecen 
la activación cortical. La vía hacia el 
talamo se origina principalmente en los 
núcleos pedúnculo-pontino y tegmental 
laterodorsal y emplea como 
neurotransmisor la acetilcolina. 
2. Vía ventral o retículo-hipotalámica. Va 
hacia regiones extratalámicas: área 
hipotalámica lateral, el núcleo de Meynert 
en parte basal del cerebro anterior y la 
corteza cerebral. Esta vía proviene de 
diversos núcleos que emplean 
monoaminas como neurotransmisores. 
 
 
EEG, sueño y vigilia 
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10 
Los núcleos monoaminérgicos del SARA 
se hallan en la parte rostral del tallo cerebral y 
posterior del hipotálamo. Estos núcleos y sus 
respectivos neurotransmisores son: 
 
1. Locus coeruleus: Noradrenalina. 
2. Núcleos del rafe (dorsal y medial):serotonina. 
3. Sustancia gris periacueductal: 
dopamina. 
4. Neuronas tuberomamilares: Histamina. 
 
Las monoaminas tienen un efecto activador 
cortical directo. Además estimulan neuronas 
peptidérgicas del hipotálamo lateral que secretan 
hormona concentradora de melanina (MCH) y 
orexina (también llamada hipocretina). Estas 
neuronas hipotalámicas proyectan sus axones 
hacia la corteza cerebral y los núcleos 
monoaminérgicos mencionados. Estos últimos 
también estimulan al 
núcleo de Meynert, que 
origina eferencias 
colinérgicas (y también 
GABAérgicas) hacia la 
corteza cerebral. 
 La actividad de 
las neuronas colinérgicas 
es alta durante la vigilia, 
muy escasa durante el 
sueño No REM e 
intermedia durante el 
sueño REM. Por su 
parte, las diferentes neuronas monoaminérgicas 
(que emplean noradrenalina, dopamina, serotonina 
o histamina) tienen máxima actividad durante la 
vigilia. La actividad decrece durante el sueño No 
REM y es nula durante el sueño REM (Fig. 12). 
La falta de actividad de las neuronas 
noradrenérgicas y serotonérgicas durante el sueño 
REM es la causa indirecta de la atonía muscular 
en esta fase. Las neuronas citadas inhiben 
tónicamente a neuronas colinérgicas. Cuando el 
locus coeruleus y los núcleos del rafe son 
inhibidos, las neuronas colinérgicas aumentan su 
actividad y estimulan neuronas glutamatérgicas 
(excitatorias) en una vía descendente hacia 
interneuronas medulares glicinérgicas. La glicina 
hiperpolariza las motoneuronas e inhibe 
profundamente su actividad (Fig. 13). Por otra 
parte, la desinhibición de las neuronas 
colinérgicas también aumenta su influencia sobre 
EEG, sueño y vigilia 
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11 
el tálamo, causando la desincronización del EEG 
característica del sueño REM. 
 Las neuronas hipotalámicas que secretan 
orexina tienen máxima actividad durante la 
vigilia, mientras que las que secretan MCH están 
activas durante el sueño REM. 
 
El núcleo ventrolateral preóptico 
En la región del hipotálamo que von Economo 
vinculó con el insomnio encefalítico se encuentra 
el núcleo ventrolateral preóptico (VLPO). Las 
lesiones experimentales del VLPO causan 
insomnio en animales, con reducción del sueño 
REM y No REM. 
Las neuronas del núcleo VLPO secretan 
los neurotransmisores inhibidores GABA y 
galanina (un neuropéptido). Estas neuronas 
inhibidoras están muy activas durante el sueño, y 
proyectan hacia los núcleos colinérgicos y 
monoaminérgicos del SARA y del área 
hipotalámica lateral que mantienen la vigilia (Fig. 
14). 
Un hecho importante es que el núcleo 
VLPO está a su vez inervado por los núcleos 
monoaminérgicos del SARA. La noradrenalina 
(locus coeruleus) y la serotonina (núcleos del rafe) 
inhiben la descarga del núcleo VLPO. La 
histamina carece de este efecto, pero hay 
neuronas tuberomamilares que secretan GABA en 
el núcleo VLPO. 
 
Alternancia de sueño y vigilia 
En consecuencia, existe un patrón de inervación 
recíproca entre el núcleo VLPO, que promueve el 
sueño, y los núcleos monoaminérgicos que 
mantienen la vigilia. Esta disposición funciona a 
la manera de un interruptor con dos posiciones 
(llamado flip-flop), que favorece una rápida 
transición del estado de vigilia al de sueño (y 
viceversa), lo cual es en general fisiológicamente 
ventajoso. 
No obstante, un mecanismo de tipo flip-
flop tiene una tendencia intrínseca a la 
inestabilidad, que puede dar lugar a una 
transición inesperada (como dormirse mientras se 
conduce un vehículo). La inestabilidad es 
reducida por las neuronas del hipotálamo lateral 
que secretan orexina. 
Estas neuronas del hipotálamo lateral, que 
estimulan la corteza y los núcleos del SARA, 
están como se dijo activas en la vigilia, 
particularmente cuando hay actividad motora y se 
realizan tareas de exploración. 
Las interacciones mencionadas se 
resumen en el modelo de la Fig. 15. En este 
modelo, las neuronas orexinérgicas proporcionan 
estabilidad al sistema, lo cual tiende a evitar 
transiciones imprevistas de la vigilia al sueño y 
viceversa. 
En animales y algunos pacientes, la falta 
de actividad de las neuronas orexinérgicas 
provoca narcolepsia, un trastorno que provoca 
somnolencia irresistible durante el día, frecuentes 
despertares durante la noche, sueño REM al inicio 
del período de sueño y cataplexia (pérdida súbita 
del tono muscular ante estímulos emocionales 
intensos). 
Diversos fármacos modifican la duración 
EEG, sueño y vigilia 
Dr. Fernando D. Saraví 
12 
y estructura del sueño. La anfetamina, el 
metilfenidato y el modafinil suprimen el sueño 
porque bloquean la recaptación de dopamina y 
aumentan su concentración en las sinapsis. 
Diversos fármacos que facilitan la 
neurotransmisión mediada por GABA son capaces 
de inducir y prolongar el sueño (efecto 
hipnótico). Entre ellos están las benzodiazepinas 
como diazepam, midazolam y alprazolam. En 
dosis bajas, estos hipnóticos tienen un efecto 
selectivo facilitando el efecto del núcleo VLPO 
sobre los núcleos del SARA. 
El bloqueo de receptores histaminérgicos 
H1 también produce somnolencia, un efecto 
colateral común con los antihistamínicos clásicos 
como la difenhidramina (Benadryl). Los 
antihistamínicos más nuevos, como loratadina, no 
atraviesan la barrera hematoencefálica y por tanto 
no causan somnolencia. 
 
Alternancia de sueño No REM y sueño REM 
El cambio de sueño No REM a REM 
aparentemente se produce por mecanismos del 
tallo cerebral (Fig. 16). La activación de ciertas 
áreas tiende a mantener suprimido el sueño REM 
(REM “off”) y la activación de otras áreas lo 
inicia (REM “on”). Ambas áreas se inhiben 
mutuamente, de modo que el sistema funciona 
como un interruptor. La supresión del sueño REM 
es facilitada por los núcleos del rafe, el locus 
coeruleus y neuronas hipotalámicas orexinérgicas 
que estimulan las neuronas REM “off”. Por el 
contrario, las neuronas de los núcleos 
colinérgicos, las proyecciones desde la parte 
periférica del VLPO y las neuronas del 
hipotálamo lateral que emplean MCH como 
neurotransmisor facilitan el sueño REM por 
inhibición del área REM “off”. 
Regulación homeostática del sueño 
Cuanto más se prolonga el período de vigilia, más 
crece la necesidad de dormir. Cuando tras una 
vigilia prolongada un 
individuo puede finalmente 
conciliar el sueño, duerme más 
que lo habitual. Estas 
observaciones sugieren que 
durante el período de vigilia se 
acumula en el cerebro alguna 
sustancia que causa una 
creciente necesidad de dormir, 
y que dicha sustancia se 
elimina mientras se duerme. 
 Diversas sustancias se 
han postulado como el “factor del sueño”. Se cree 
que la principal responsable es la adenosina, 
producida en forma progresivamente creciente por 
la actividad metabólica cerebral a medida que se 
EEG, sueño y vigilia 
Dr. Fernando D. Saraví 
13 
produce depleción de los depósitos de ATP. La 
producción de adenosina por los astrocitos parece 
tener un papel más importante que la adenosina de 
origen neuronal. 
La adenosina actúa sobre receptores 
purinérgicos e induce sueño cuando se la inyecta 
en el núcleo VLPO o en el núcleo de Meynert. La 
adenosina promueve además la desinhibición del 
núcleo VLPO actuando sobre receptores 
presinápticos que reduce la liberación de GABA 
en dicho núcleo (por ej., procedente de neuronas 
tuberomamilares). De este modo, la acumulación 
de adenosina puede actuar como un factor que 
inclina el interruptor o flip-flop a favor del núcleo 
VLPO y por tanto favorece el sueño, durante el 
cual se producirían procesos de recuperación. 
El sueño también está sujeto a una 
regulación circadiana. Por esta razón se presenta a 
continuación una exposición breve sobre los 
ritmos circadianos. 
 
RITMOS CIRCADIANOS 
En el sistema nervioso central, el principal 
regulador de los ritmos circadianos es el núcleosupraquiasmático del hipotálamo que, como su 
nombre lo indica, se localiza por encima del 
quiasma óptico. 
 Las neuronas del núcleo supraquiasmático 
expresan cíclicamente un conjunto de genes que 
causan una variación de la actividad eléctrica 
(potenciales de acción) con un período próximo a 
24 h (Fig. 17). 
 Los principales productos génicos que 
actúan como reloj biológico son las proteínas 
Clock y MBAL1, que se dimerizan y activan la 
transcripción de otras proteínas como Per1 y Cry. 
Por su parte, estas luego se dimerizan e inhiben 
EEG, sueño y vigilia 
Dr. Fernando D. Saraví 
14 
cíclicamente al complejo Clock-MALB1, 
formando un asa de retroalimentación negativa. 
 Los genes reloj controlan a su vez la 
actividad de otros genes, como el DBP que es un 
factor de transcripción, y el gen que codifica la 
arginina-vasopresina (AVP), que las neuronas 
del núcleo supraquiasmático emplean como 
neurotransmisor. 
 Si bien el período generado por estos 
procesos cíclicos es próximo a 24 h, su 
acoplamiento preciso con el día terrestre requiere 
información sobre la luminosidad ambiental. 
Dicha información es provista por células 
ganglionares intrínsecamente fotosensibles de 
la retina (ver VISIÓN) que cuando se activan por 
iluminación intensa (como la luz solar) liberan 
glutamato en el núcleo supraquiasmático. 
Estas células ganglionares fotosensibles 
también son estimuladas por conos y bastones. La 
estimulación por conos sensibles a diferentes 
longitudes de onda puede tener un papel 
importante en la sincronización. En horas 
tempranas predominan las longitudes de onda 
cortas, y la distinción entre diferentes longitudes 
de onda aporta información adicional al núcleo 
supraquiasmático. Un estudio reciente demostró 
que el núcleo supraquiasmático de mamífero 
(ratón) posee neuronas sensibles a las 
longitudes de onda, además de 
neuronas sensibles a la intensidad 
lumínica, y que ambas poblaciones 
neuronales contribuyen a la regulación 
circadiana.
1
 
 La actividad del núcleo 
supraquiasmático influencia 
numerosos procesos que muestran 
ritmos circadianos, incluidos el sueño, 
la regulación de la temperatura 
corporal, la secreción de 
glucocorticoides y la alimentación 
(Fig. 18). 
 El núcleo supraquiasmático 
ejerce su influencia sincronizadora 
principalmente a través de la zona 
subparaventricular (dorsal y ventral) 
del hipotálamo (Fig. 19). Las 
variables reguladas son además 
moduladas por influencias corticales, 
límbicas y aferencias provenientes de 
las vísceras (estas últimas relevadas 
principalmente en el núcleo del tracto 
solitario). 
 Con respecto al sueño, el 
núcleo supraquiasmático favorece la 
activación del núcleo VLPO (mediante 
relevos en la porción dorsal de la zona 
subparaventricular) y regula la 
secreción pineal de melatonina, hormona pineal 
que tiene efecto sedante e hipnótico (inductor del 
sueño). 
 El núcleo supraquiasmático ejerce 
controla la secreción de melatonina y otras 
variables a través de vías descendentes al asta 
intermediolateral de la médula que controlan 
neuronas preganglionares simpáticas (Fig. 20). 
Las neuronas eferentes preganglionares 
hacen sinapsis en las neuronas del ganglio 
cervical superior que inervan la glándula pineal y 
estimulan la producción de melatonina. 
En presencia de luz, se activa una vía 
GABAérgica que inhibe el núcleo paraventricular 
y reduce la descarga simpática a la glándula 
pineal al mismo tiempo que aumenta la descarga 
a efectores cardiovasculares y adrenales. En la 
oscuridad, cede la inhibición sobre el núcleo 
paraventricular y se estimula la glándula pineal al 
tiempo que se atenúa la descarga sobre los otros 
efectores citados. 
 La melatonina se sintetiza a partir del 
aminoácido triptófano, proveniente de la 
circulación. En la síntesis participan varias 
enzimas (Fig. 21). No obstante, la enzima cuya 
 
1
 Walmsley L y col. PLoS Biol 13 (4): e1002127, 2015. 
EEG, sueño y vigilia 
Dr. Fernando D. Saraví 
15 
actividad regula la tasa de producción de 
melatonina es la serotonina N-acetiltransferasa 
(también llamada arialkilamina N-
acetiltransferasa). 
 La forma predominante de regulación 
adrenérgica varía con la especie. En el ser 
humano, la regulación es principalmente 
postranslacional. La noradrenalina liberada por 
las terminales simpáticas que inervan la pineal 
activa primariamente 1-adrenoceptores, con 
activación de la adenilato ciclasa y aumento de la 
síntesis de cAMP. La proteína kinasa A (activada 
por cAMP) fosforila la serotonina N-
acetiltransferasa, lo cual impide la degradación de 
ésta y aumenta su actividad. 
Las células pineales poseen también 1-
adrenoceptores, cuya activación con fármacos 
selectivos para este subtipo produce escaso efecto 
sobre la síntesis de melatonina. Sin embargo, 
cuando los 1-adrenoceptores se activan 
fisiológicamente junto con los 1-adrenoceptores 
(como lo hace la noradrenalina), potencian el 
efecto de éstos, debido al ingreso de Ca
2+
 y la 
activación de la proteína kinasa C, que fosforila 
los 1-adrenoceptores. 
La producción de melatonina aumenta 
durante el crepúsculo, llega a su pico durante la 
madrugada y luego se reduce gradualmente. El 
nivel medio de melatonina circulante en el ser 
humano es de 10 pg/mL durante el día, pero 
alcanza 100 pg/mL durante la noche. No obstante, 
la exposición de la vista a la luz diurna (o 
cualquier luz de suficiente intensidad) interrumpe 
abruptamente la síntesis de 
melatonina. En la Fig. 22 se grafica 
el grado de supresión en el humano 
sometido a luces de intensidad 
variable a la 1 de la mañana. 
Una vez interrumpida por la 
luz, la secreción de melatonina no 
se reactiva hasta el siguiente 
crepúsculo, por más que se retire la 
iluminación. La luz actúa así como 
un interruptor “todo o nada” del 
ciclo de actividad sintética de la 
glándula pineal. 
La melatonina se secreta a 
la sangre y al líquido 
céfalorraquídeo, en el cual alcanza 
niveles 20 a 30 veces mayores que 
en el plasma. La vida media 
plasmática es de 30 a 60 min. La 
melatonina es metabolizada por 
oxidación seguida de conjugación 
con sulfato o glucuronato. Los 
metabolitos, y una pequeña cantidad 
de melatonina intacta, se excretan 
en la orina. 
 La melatonina tiene numerosas acciones 
biológicas (Tabla 1), pero en el caso que nos 
ocupa, su efecto principal es el de inducir y 
mantener el sueño a través de la activación de 
receptores de membrana acoplados a proteínas G, 
llamados MT1 y MT2 del núcleo 
EEG, sueño y vigilia 
Dr. Fernando D. Saraví 
16 
 
 
 
supraquiasmático y otras regiones cerebrales. 
Estos receptores facilitan la inhibición mediada 
por GABA en el tálamo y probablemente también 
en el tallo cerebral. A su vez, la actividad del 
núcleo supraquiasmático influencia, por diversas 
vías, los ritmos funcionales de diversos tejidos y 
órganos, como músculo esquelético, hígado, 
páncreas, riñón, corazón, pulmón y leucocitos 
neutrófilos. 
 La producción de melatonina tiende a 
disminuir con la edad (Fig. 23) y este fenómeno 
puede ser responsable, al menos en parte, del 
menor período de sueño y la mayor prevalencia de 
insomnio en personas mayores. La melatonina y 
algunos análogos se emplean con éxito para tratar 
ciertas formas de insomnio. 
Tabla 1: Algunos efectos de la melatonina 
 
Regulación de ritmos biológicos 
 
Antioxidante (molécula barrendera) 
 
Sistema nervioso central 
 Regulación de la 
 Excitabilidad neuronal 
 Sedación 
 Ánimo 
 Inducción y mantenimiento del sueño 
 Memoria y cognición (hipocampo) 
 Modulación de vías dopaminérgicas 
Retina 
 Adaptación a la iluminación 
 Reciclado de membranas 
 de fotorreceptores 
 Circulación del humor acuoso 
Sistema endocrino y reproductivoInhibe GH, GnRH, ACTH 
 Estimula prolactina y PTH 
 Inhibe desarrollo puberal 
 Efecto antilipogénico 
Circulación 
 Regulación del caudal coronario 
 Efecto antiarrótmico 
 Vasodilatación (receptores MT2) 
 Vasoconstricción (MT1) 
 Respuestas termorreguladoras 
 Reducción de la presión arterial 
Aparato digestivo 
 Gastroprotector 
 Aumenta secreción duodenal de HCO3
-
 
 Protección contra las sales biliares 
Sistema inmune 
 Estimulación de la inmunidad 
 adaptativa celular y humoral 
Efecto anticanceroso 
Hueso 
 Promueve la formación 
 Inhibe la resorción