Ritmo do sono profundo em camundongos reproduz reparo cerebral sem dormir

A hipótese por trás do “conserto” noturno do cérebro sempre pareceu direta: o corpo precisa, de facto, adormecer. Sem essa desconexão completa do mundo, a limpeza interna não aconteceria.

Um novo experimento com camundongos coloca essa ideia em xeque. Uma equipa de investigação descobriu como provocar os efeitos restauradores do sono profundo numa área específica do cérebro enquanto o animal permanecia totalmente acordado.

O processo de reinicialização noturna do sono

O sono profundo é o momento de manutenção e reparo do cérebro. Durante o sono de ondas lentas, sem sonhos, que ocupa grande parte da noite, o cérebro preserva as conexões que valem a pena e enfraquece as que já não são necessárias.

Essa “reinicialização” é exatamente o que a Dra. Chiara Cirelli, professora de psiquiatria na University of Wisconsin–Madison (UW–Madison), vem investigando há anos.

Desta vez, ela procurou responder a uma pergunta diferente: será que o cérebro consegue executar esse reset mesmo sem dormir?

Uma parte desse trabalho do sono ocorre porque ele alivia a pressão que se acumula nas conexões cerebrais enquanto estamos acordados. Muitas horas de aprendizagem deixam essas junções “carregadas” demais, e é durante o sono que elas voltam a um nível mais baixo.

Lições de golfinhos que dormem

A própria natureza sugere que o sono não precisa ser tudo ou nada. Alguns golfinhos, focas e aves conseguem colocar metade do cérebro em sono profundo enquanto a outra metade segue alerta, vigilante.

Cérebros exaustos também fazem uma versão reduzida disso. Depois de tempo demais acordado, certas regiões do cérebro entram por instantes em uma atividade parecida com sono, por conta própria.

Os cientistas chamam esse fenómeno de sono local. Um estudo já o observou em ratos privados de sono.

O problema é que esses lampejos eram curtos demais e apareciam de forma dispersa para ajudar de verdade - e ainda podiam atrapalhar, levando o animal a falhar numa tarefa no pior momento.

Até então, ninguém tinha demonstrado que seria possível sustentar esse estado de propósito e colher os benefícios restauradores do sono enquanto o indivíduo continua acordado.

Imitação do ritmo do sono

Para colocar a hipótese à prova, a equipa recorreu à luz. Usando optogenética - uma técnica que faz certos neurónios responderem à luz -, eles equiparam camundongos com pequenos implantes capazes de emitir pulsos luminosos num dos lados do cérebro.

Cada pulso reproduzia um “batimento” característico do sono profundo. Nesse estado, grandes grupos de neurónios disparam juntos por um instante e, em seguida, silenciam juntos. Liga e desliga, várias vezes por segundo. A luz impôs esse ritmo ao cérebro acordado durante 30 minutos.

Durante todo o procedimento, os camundongos permaneceram acordados. Para mantê-los despertos, a equipa aplicou uma forma suave de privação de sono, colocando objetos novos na gaiola para estimular a exploração.

Mesmo com a luz ativa, os animais continuaram a se movimentar normalmente.

Mais do que apenas reduzir atividade

Depois, os investigadores permitiram que os camundongos dormissem e acompanharam os registos. No lado tratado, as ondas lentas surgiram menores e com menor frequência do que no lado não estimulado - algo que a equipa interpretou como um sinal de menor necessidade de sono.

Havia, porém, uma explicação mais simples: talvez o benefício viesse apenas de os neurónios dispararem menos, e não do ritmo em si.

Para testar essa possibilidade, eles suprimiram a atividade neuronal pelo mesmo intervalo de meia hora, igualando a queda na taxa de disparos, mas sem reproduzir o padrão alternado.

Nada mudou. O lado “silenciado” terminou com aparência idêntica ao lado sem intervenção. As ondas lentas ficaram iguais, e o restante também.

O efeito de reparo apareceu somente quando os neurónios subiam e desciam seguindo o ritmo semelhante ao do sono, o que sugere que é o padrão - e não apenas a redução de atividade - que faz o trabalho.

Um reset sem dormir

O ritmo também pareceu aliviar a tensão nas conexões do cérebro. Após o tratamento, a equipa mediu proteínas que funcionam como indicadores da força das conexões neurais. No lado estimulado, esses níveis diminuíram.

O que chama atenção é a magnitude dessa queda. Ela foi equivalente ao que 6 a 7 horas de sono real produzem nas mesmas proteínas. Ainda assim, esses camundongos não dormiram. Foi um reset, sem o sono.

O mesmo padrão apareceu na consolidação da memória, isto é, o “arquivamento” noturno do que foi aprendido.

Os investigadores treinaram camundongos privados de sono numa tarefa dependente de sono, permitindo que explorassem uma arena e aprendessem a sensação do piso. Um dia depois, metade deles encontrou uma textura diferente.

Camundongos que se lembram do piso antigo passam mais tempo a investigar a nova área. Os animais privados de sono que receberam o ritmo fizeram exatamente isso, explorando como se tivessem dormido normalmente. Já os que não receberam o estímulo lembraram visivelmente menos.

Humanos também poderiam beneficiar?

Antes deste trabalho, parecia que só o sono comandava esse reparo noturno do cérebro. Agora existe uma demonstração clara, ao menos em camundongos, de que o ritmo certo pode reduzir a necessidade de sono numa região, reiniciar as suas conexões e recuperar a memória após perda de sono.

Cirelli agora quer descobrir se a mesma estratégia funciona em pessoas, usando uma estimulação suave a partir de fora do crânio, em vez de implantes. Não seria necessária cirurgia.

Em humanos, também se observam os mesmos lampejos de sono local quando há exaustão, algo já documentado por pesquisas anteriores - portanto, o alvo parece existir.

Se for possível criar uma versão confiável, ela poderia ajudar quem não consegue descansar o suficiente ou cujos padrões de sono se degradam com a idade e com doenças, ao levar reparo às regiões que mais precisam. Ainda assim, o sono do cérebro inteiro provavelmente continua a ser essencial.