Esta no es una pregunta que se pueda responder brevemente y en términos sencillos, pero lo intentaré.
La información se almacena en el cerebro de los vertebrados modificando la “fuerza” de la comunicación entre las células nerviosas (neuronas). Esto se logra alterando el número de sitios de comunicación activos (sinapsis) y aumentando o disminuyendo su efectividad (plasticidad sináptica).
Algunas de estas modificaciones sinápticas son a corto plazo, otras a medio plazo y otras a largo plazo. Llegar al siguiente nivel no es automático sino que depende de una serie de requisitos.
Ahora, para que estos cambios estructurales ocurran y se consoliden, es necesario sintetizar y transportar un gran número de moléculas a los puntos apropiados. Al mismo tiempo, los subproductos de la actividad neuronal deben eliminarse para que no interfieran con las funciones deseadas y para que sus concentraciones eviten alcanzar niveles dañinos (neurotóxicos).
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Aquí es donde entra la necesidad de dormir: durante el sueño, el cerebro, libre de tener que procesar nuevos estímulos externos, tiene el tiempo de combinar información nueva con información antigua y, en general, ejecutar sus ciclos de mantenimiento. El cerebro está activo durante el sueño, pero está haciendo reparaciones, limpieza del hogar y consolidación.
La incapacidad de hacerlo durante períodos de tiempo más largos de lo normal dará lugar a eventos sinápticos impendidos o erróneos y, por lo tanto, reducirá las capacidades mentales, desde los tiempos de reacción hasta el juicio.
Las tareas exigentes (como estudiar o trabajar en el control del tráfico aéreo) y los estados emocionalmente exigentes aumentan los requisitos químicos y estructurales para la consolidación y el mantenimiento, por lo que, a menos que uno tenga la oportunidad de tomar descansos para que el entorno del cerebro se ajuste, esto también puede llevar Agotamiento mental.