Cada noche, el cerebro atraviesa varias fases del sueño, desde la somnolencia hasta el sueño profundo y de vuelta. Algunas transiciones ocurren de forma brusca, como un chasquido de interruptor; otras, de manera gradual, como un lento deslizamiento cuesta abajo. Un grupo de investigadores ha construido un modelo matemático que describe estas transiciones como el movimiento de una bola en un paisaje cambiante, con colinas y valles.
La base del modelo es la idea de una coordenada oculta: un parámetro que refleja el orden general de la actividad neuronal. Esta coordenada se extrae de los datos de electroencefalograma (registro de la actividad eléctrica del cerebro) mediante un procedimiento especial, para evitar profecías autocumplidas. Cuando la coordenada cambia, el paisaje se reconfigura: aparecen nuevos pozos de atracción hacia los que rueda la actividad, y barreras entre ellos. Por ejemplo, quedarse dormido es como si el pozo de la vigilia desapareciera: el cerebro pierde estabilidad y cae en el estado de sueño.
Los autores simularon seis tipos de transiciones, desde bifurcaciones bruscas hasta cruces suaves. Las simulaciones por ordenador mostraron cómo crece la longitud de correlación: la distancia a la que las neuronas se comportan de manera coordinada. En el proceso se implican regiones cada vez más extensas del cerebro. Esta es una predicción clave que distingue al modelo de otros más simples. En un experimento ciego, el algoritmo logró distinguir parcialmente los arquetipos de transición con una precisión del 49% (el azar habría dado un 17%).
Por ahora es un andamiaje teórico que espera ser contrastado con registros reales. Si las predicciones se confirman, dispondremos de una herramienta para describir con precisión las alteraciones del sueño, por ejemplo, por qué en el insomnio conciliar el sueño se convierte en una agotadora travesía en lugar de un suave descenso.
Al quedarse dormido, el cerebro puede perder la estabilidad de la vigilia tan repentinamente como un papel doblado se aplasta bajo una presión crítica.
En la película 'Origen', los personajes viajan a través de niveles de sueño, pero nuestro modelo sugiere que incluso dentro de una misma fase el cerebro podría atravesar transiciones sucesivas, como si bajara una escalera de estados.