Ritmo de sono profundo no cérebro: ratos acordados obtêm reparação

A ideia por trás da reparação nocturna do cérebro parecia óbvia: o corpo tem mesmo de adormecer. Sem esse desligar completo do mundo, a “limpeza” não acontece.

Um novo ensaio em ratos põe essa certeza em causa. Uma equipa de investigadores encontrou uma forma de provocar, numa zona específica do cérebro, os efeitos restauradores do sono profundo enquanto o animal permanecia totalmente acordado.

O processo nocturno de redefinição do sono

O sono profundo é a altura de manutenção e reparação do cérebro. Durante o sono de ondas lentas, sem sonhos, que ocupa grande parte da noite, o cérebro preserva as ligações que vale a pena manter e reduz as que já não são necessárias.

Essa redefinição nocturna é precisamente o que a Dra. Chiara Cirelli, professora de psiquiatria na University of Wisconsin–Madison (UW–Madison), estuda há anos.

Desta vez, quis perceber se o cérebro seria capaz de fazer essa redefinição sem dormir.

Parte do papel do sono é aliviar a pressão que se acumula nas ligações neuronais ao longo do período de vigília. Muitas horas de aprendizagem deixam esses pontos de contacto sobrecarregados, e é durante o sono que essa intensidade regressa a níveis mais baixos.

Lições dos golfinhos que dormem

A própria natureza sugere que o sono não tem de ser um fenómeno “tudo ou nada”. Alguns golfinhos, focas e aves conseguem colocar metade do cérebro em sono profundo enquanto a outra metade se mantém desperta, vigilante e pronta a reagir.

Cérebros cansados também fazem uma versão mais discreta disso. Depois de tempo a mais acordado, pequenas áreas do cérebro entram por instantes numa actividade semelhante à do sono, espontaneamente.

Os cientistas chamam-lhe sono local. Um estudo observou-o em ratos privados de sono.

Só que esses lampejos eram demasiado breves e demasiado dispersos para ajudarem de forma relevante e, em certos casos, podiam até ser prejudiciais, levando o animal a falhar uma tarefa no momento errado.

Até aqui, ninguém tinha demonstrado que seria possível manter esse estado de forma deliberada e, ainda assim, obter os benefícios restauradores do sono enquanto se estava acordado.

Imitar o ritmo do sono

Para testar a hipótese, a equipa recorreu à luz. Usando optogenética - um método que faz com que determinados neurónios respondam à luz -, colocaram em ratos pequenos implantes capazes de emitir pulsos luminosos numa das metades do cérebro.

Cada pulso reproduzia uma cadência característica do sono profundo. Nesse estado, grandes grupos de neurónios disparam em conjunto por um instante e, de seguida, ficam silenciosos também em conjunto. Liga e desliga, várias vezes por segundo. A luz impôs esse ritmo “de sono” a um cérebro acordado durante 30 minutos.

Durante todo o procedimento, os ratos mantiveram-se acordados. A equipa assegurou isso com uma forma suave de privação de sono, colocando objectos novos na gaiola para incentivar a exploração.

Mesmo com a estimulação luminosa activa, os animais continuaram a movimentar-se normalmente.

Mais do que menos actividade

Depois, os investigadores deixaram os ratos dormir e analisaram os registos. No lado tratado, as ondas lentas surgiam mais pequenas e menos frequentes do que no lado não intervencionado, algo que foi interpretado como um sinal de menor necessidade de sono.

Havia, no entanto, uma explicação mais simples: talvez o efeito viesse apenas de os neurónios dispararem menos, e não do ritmo em si.

Para testar essa alternativa, a equipa suprimiu a actividade neuronal durante o mesmo período de meia hora, igualando a redução do disparo mas sem o padrão de alternância.

Nada se alterou. O lado “silenciado” acabou por ficar indistinguível do lado não tratado. As ondas lentas eram iguais, tal como o restante perfil observado.

O efeito de reparação só surgiu quando os neurónios subiam e desciam ao ritmo semelhante ao do sono, o que sugere que é o próprio padrão que faz o trabalho.

Uma redefinição sem dormir

O ritmo pareceu também aliviar a tensão nas ligações do cérebro. Após o tratamento, a equipa mediu proteínas usadas como indicadores da força das conexões neuronais. No lado estimulado, esses níveis tinham diminuído.

O que chama a atenção é a dimensão dessa descida. Foi equivalente ao que 6 a 7 horas de sono real fazem às mesmas proteínas. Ainda assim, estes ratos não dormiram. Foi uma redefinição - sem sono.

O mesmo se verificou na consolidação da memória, isto é, na “arrumação” nocturna do que foi aprendido.

Os investigadores treinaram ratos privados de sono numa tarefa que depende do sono: deixaram-nos explorar uma arena e aprender a sensação do seu piso. Um dia depois, metade encontrou uma textura diferente.

Quando se lembram do piso anterior, os ratos passam mais tempo a investigar a nova área. Os ratos privados de sono que receberam o ritmo comportaram-se exactamente assim, explorando como animais que tivessem dormido normalmente. Os que não o receberam mostraram uma lembrança visivelmente mais fraca.

Os humanos também podem beneficiar?

Antes deste trabalho, parecia que o sono tinha controlo exclusivo sobre a reparação nocturna do cérebro. Agora existe um exemplo claro - pelo menos em ratos - de que o ritmo correcto pode reduzir a necessidade de sono numa região, redefinir as suas ligações e recuperar a memória após perda de sono.

Cirelli quer agora perceber se a mesma abordagem pode funcionar em pessoas, recorrendo a uma estimulação suave a partir do exterior do crânio, em vez de implantes. Não seria necessária cirurgia.

Os humanos exibem os mesmos lampejos de sono local quando estão demasiado cansados, um efeito já documentado em investigação anterior, pelo que o alvo parece existir.

Se for possível tornar esta técnica fiável, poderá ajudar pessoas que não conseguem descansar o suficiente ou cujo sono se fragiliza com a idade e com a doença, levando reparação às regiões que mais precisam. Ainda assim, é provável que o sono do cérebro inteiro continue a ser essencial.