La melatonina es una molécula producida de forma natural de la que desde hace tiempo se sospecha que desempeña un papel en el sueño saludable, pero no estaba claro cómo lo hace. Ahora, investigadores de Caltech han descubierto un mecanismo a través del cual la melatonina favorece el sueño, utilizando modelos de pez cebra en el laboratorio.
© Blinkwinkel/AlamyLos peces cebra, como el adulto que se ve aquí, parecen experimentar ciclos de sueño similares al sueño REM en los seres humanos
El sueño es un estado conductual vital y evolutivamente antiguo, pero aún quedan muchas preguntas científicas sin respuesta sobre cómo el cuerpo regula el sueño, y existen pocas terapias eficaces para los trastornos del sueño.
Para comprender los mecanismos por los que se regula el sueño, el laboratorio de Prober está utilizando un animal de laboratorio poco habitual: el pez cebra. El uso del pez cebra como modelo del sueño presenta varias ventajas, entre ellas que su cerebro es más simple que el nuestro, pero sigue siendo similar. Además, siguen un patrón diurno de sueño, lo que significa que duermen por la noche y están despiertos durante el día, de forma similar a los humanos, a diferencia de los animales de laboratorio nocturnos como los ratones.
El reloj circadiano es un mecanismo molecular que oscila con un ritmo de 24 horas y regula muchos aspectos diferentes de la fisiología y el comportamiento a través de la expresión génica, la síntesis hormonal y otros procesos, entre los que se encuentra la producción de melatonina. En 2015, el equipo de Prober descubrió que los peces cebra que carecen de la capacidad de producir melatonina tienen ritmos circadianos normales, pero carecen de regulación circadiana del sueño, lo que demuestra que la melatonina transmite información sobre el ritmo circadiano a los mecanismos que regulan el sueño. En otras palabras, eliminar la melatonina elimina la influencia del reloj circadiano sobre el sueño, pero no tiene ningún efecto sobre el propio reloj circadiano, por lo que la falta de melatonina no afecta a otros aspectos de la fisiología y el comportamiento regulados por el reloj circadiano.
Es evidente que la melatonina desempeña un papel importante en la regulación del sueño, pero la pregunta seguía sin respuesta: ¿cómo funciona?
Dirigido por el antiguo estudiante de posgrado Andrew Hill (doctorado en 2024), el equipo descubrió que la melatonina favorece el sueño al unirse a ciertos receptores, llamados MT1, que se encuentran en la superficie de algunas células cerebrales. Mediante meticulosos experimentos genéticos, Hill demostró que los peces cebra mutantes que carecían de receptores MT1 también carecían de regulación circadiana del sueño, de forma similar a los peces que carecen de melatonina. A continuación, Hill se propuso descubrir qué células neuronales tenían receptores MT1 y comprender sus funciones en el cerebro.
Hill descubrió que los receptores MT1 se encuentran principalmente en una región del cerebro, el tectum óptico, que desempeña un papel importante en el procesamiento de la información sensorial, en particular de los estímulos visuales. A continuación, el equipo planteó la hipótesis de que la melatonina favorece el sueño al reducir la actividad de estas neuronas, lo que conduce a una menor respuesta conductual ante los estímulos visuales.
© Andrew J. Hill, Olivia Eliopoulos, et alLos resultados indican que la regulación circadiana del sueño se lleva a cabo, al menos en parte, mediante la supresión de las respuestas a los estímulos ambientales, lo cual es una característica esencial del sueño.
«Una de las características distintivas del sueño es la disminución de la respuesta a los estímulos ambientales», afirma Prober. «Nuestros hallazgos coinciden con la experiencia de muchas personas que toman melatonina como ayuda para dormir. A diferencia de muchos somníferos que se recetan habitualmente, la melatonina no provoca una necesidad irresistible de dormir. Más bien, la melatonina hace que uno sea más receptivo a conciliar el sueño, y nuestro trabajo sugiere que lo hace, al menos en parte, reduciendo la sensibilidad a los estímulos estimulantes del entorno».
El equipo pretende ahora determinar si la melatonina impide que el pez cebra reaccione a otros tipos de estímulos sensoriales, como el sonido y el tacto.
El artículo se titula «La melatonina favorece el sueño al suprimir las respuestas a los estímulos visuales a través de los receptores MT1». Hill es el primer autor del estudio. Además de Hill y Prober, los coautores son las estudiantes de posgrado Olivia Eliopoulos y Jasmine Emtage, y el científico Grigorios Oikonomou. La financiación corrió a cargo de los Institutos Nacionales de Salud. David Prober es miembro afiliado del cuerpo docente del Instituto Tianqiao y Chrissy Chen de Neurociencia de Caltech
Referencia: Andrew J. Hill, Olivia Eliopoulos, et al, Melatonin promotes sleep by suppressing responses to visual stimuli via MT1 receptors, Current Biology, 2026,ISSN 0960-9822, doi.org/10.1016/j.cub.2026.03.059.
Lori Dajose
Lori Dajose (licenciada en 2015) es estratega de contenidos y medios en la Oficina de Comunicación y Relaciones Externas; sus artículos sobre ciencia se pueden leer tanto en Caltech.edu como en la revista Caltech.
Comentarios del Lector
a nuestro Boletín