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Desde entonces, McKenna y Mosko han completado tres estudios de madres e hijos, realizados en el Laboratorio sobre Trastornos del Sueño, en la Academia de Medicina de la Universidad de California, Irvine. En el primer estudio, realizado en 1986, se controló a cinco madres con su bebé durante una noche. En el segundo, ocho madres con su bebé pasaron las dos primeras noches durmiendo separados, pero en cuartos adyacentes, para que ellas pudieran levantarse a amamantar a los pequeños como lo habrían hecho en casa. En la tercera noche, madres y niños durmieron en la misma cama; ninguna de ellas estaba acostumbrada a esto salvo una. En el estudio más reciente, 50 madres latinas pasaron una noche con sus niños como lo hacían normalmente: separados o juntos; a la noche siguiente, según lo decidió el azar, durmieron como lo hacían en el hogar o de manera diferente; a la tercera noche, en la situación opuesta a la segunda. 
Madres e hijos debían presentarse en el laboratorio a las ocho de la noche. El cuarto preparado para dormir, con un lecho cómodo y gruesas cortinas de oscurecimiento, proporcionaba a los sujetos una atmósfera confortable para el sueño. Antes de que se acostaran se pegaba a la cabeza de la mujer y a la del bebé un cable para registrar las ondas cerebrales en un electroencefalograrna (EEG). Otro cable, adherido cerca de la cuenca ocular, hacía lo mismo con los movimientos de los ojos; otro, en el mentón, el tono muscular. La respiración se verificaba midiendo el aire que pasaba por una cuenta puesta en la nariz y por el movimiento del tórax. Otro cable, cerca del corazón, medía el ritmo cardiaco. También había una cámara de vídeo de registro infrarrojo, puesta de modo que registrara los movimientos de los sujetos durante la noche. Contra lo que se esperaba, las madres informaron que en el laboratorio se dormía de maravillas. "Estas madres con bebés pequeños están muy necesitadas de sueño, explica Mosko. Generalmente dicen que la noche en el laboratorio ha sido la primera vez que han podido dormir razonablemente bien desde que nació el bebé."
Los impulsos viajaban por los cables hasta la sala de grabación, donde unas agujas entintadas registraban los mensajes en un polisomnógrafo de 22 canales; esta máquina es un detector de mentiras, utilizado para dibujar la arquitectura del sueño. Más adelante, Mosko interpretaba los gráficos y marcaba los niveles de sueño en intervalos de 30 segundos. Luego establecía si cada sujeto estaba durmiendo en determinado nivel, si estaba despierto o pasando por un despertar transitorio (cuando una persona pasa a un nivel de sueño más ligero, sin despertar del todo). En los párvulos, el despertar transitorio se manifiesta como abruptos incrementos en las ondas cerebrales lentas y de alto voltaje, que el polígrafo dibuja como picos agudos. En las madres se podían determinar cambios similares en el EEG. Cuando pasaban por un despertar transitorio, madres e hijos también presentaban otros cambios fisiológicos, como parpadeos y movimientos de mentón. McKenna, con su experiencia en conducta animal, inspeccionó los vídeos: cuando el bebé levantaba la cabeza, la madre abría los ojos, etcétera. Los dos científicos compararon a madres e hijos durmiendo solos y juntos, intervalo por intervalo.
Estos datos ayudan a diferenciar los cinco niveles de sueño por los que puede pasar una persona durante la noche. El sueño MOR, Movimiento Ocular Rápido, es el más activo: se mueven los ojos y el mentón, los músculos se tensan y relajan, cambian las ondas cerebrales, la respiración y el ritmo cardiaco se tornan erráticos. Durante el estado de MOR se sueña, aunque los sueños también pueden producirse en otras etapas. Hay cuatro niveles diferentes del MOR, numerados de 1 a 4; el sueño profundo se produce en los niveles 3 y 4. Para los bebés, los investigadores combinan los niveles 1-2 y 3-4 para distinguir categorías amplias de sueño más ligero y más profundo. Una buena noche de sueño no se determina, necesariamente, por la longitud de tiempo pasado en un nivel en particular, y los patrones individuales de sueño varían de una persona a otra, pero lo que parece ser importante para un descanso satisfactorio es el número de ciclos por los que se pasa en los diversos niveles recorridos durante la noche.

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