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Cochilo neural

janeiro de 2008
Nature Neuroscience
Estudo realizado por norte-americanos reforça hipótese de que sinapses, mais intensas durante a vigília, são enfraquecidas durante o sono restaurar a capacidade de aprendizado do cérebro
(Agência FAPESP)– Depois de muitas horas sem dormir, o cérebro parece se tornar incapaz de aprender e absorver – mas depois de várias horas de sono ele volta ao normal. A maioria das pessoas já passou tal experiência. Mas só agora cientistas conseguiram esclarecer o fenômeno.

Pesquisadoras da Escola de Medicina e Saúde Pública da Universidade de Wisconsin, nos Estados Unidos, afirmam que o sono tem um papel fundamental na capacidade do cérebro para reagir ao ambiente. Essa capacidade, conhecida como plasticidade, é central para o aprendizado.

No estudo, publicado no último domingo (20/1) na edição on-line da revista Nature Neuroscience, os cientistas utilizaram diversas técnicas para mostrar que as sinapses – conexões entre células nervosas cruciais para a plasticidade cerebral – eram mais fortes em roedores quando eles estavam acordados e mais fracas durante o sono.

A descoberta reforça a hipótese, defendida pelos autores da pesquisa, de que as pessoas dormem para que as sinapses possam diminuir e prepará-las para uma nova rodada de aprendizado e fortalecimento sináptico.
O cérebro humano gasta até 80% de sua energia com as sinapses, constantemente acrescentando e fortalecendo conexões em resposta a todos os tipos de estímulos, de acordo com a autora principal do estudo, Chiara Cirelli, professora associada de psiquiatria.

Como cada um dos milhões de neurônios no cérebro humano realiza milhares de sinapses, esse dispêndio de energia “é imenso e não pode ser mantido.”

“Nós precisamos de um período de desligamento em que não fiquemos expostos ao ambiente para, assim, diminuirmos as sinapses”, disse Chiara. “Acreditamos que é por isso que todos os organismos vivos dormem.

Sem sono, o cérebro chega a um ponto de saturação que cobra seu preço da capacidade de aprendizado”, disse.
Para testar a teoria, os pesquisadores realizaram estudos moleculares e eletrofisiológicos em ratos para avaliar a potenciação (fortalecimento) e a depressão (enfraquecimento) das sinapses, acompanhando os estados de sono e vigília.
Numa bateria de experimentos, eles avaliaram fatias do cérebro para medir o número de receptores específicos que se moveram para as sinapses. “Pesquisas recentes mostraram que, enquanto a atividade sináptica aumenta, mais desses receptores glutamatérgicos entram nas sinapses e as deixam maiores e mais fortes”, explicou Chiara.

O grupo de Wisconsin ficou surpreso ao descobrir que ratos tinham um aumento de quase 50% dos receptores depois de um período em vigília, em comparação com ratos que haviam dormido.

Homeostase sináptica

Num segundo experimento molecular, os cientistas examinaram como vários dos receptores sofreram fosforilação – outro indicador de potenciação sináptica. Eles encontraram níveis de fosforilação muito mais altos durante a vígilia que durante o sono. Os resultados foram os mesmos quando foram medidas outras enzimas que normalmente estão ativas durante a potenciação sináptica.

Para fortalecer as conclusões, a equipe também realizou estudos em ratos vivos para avaliar sinais elétricos que refletem mudanças sinápticas em diferentes momentos. Esse teste, semelhante à eletroencefalografia, envolveu o estímulo de um lado do cérebro de cada rato com um eletrodo durante o sono e a vigília para medir a “resposta evocada” no lado oposto.
Os estudos novamente mostraram que, com os mesmos níveis de estímulo, as respostas foram mais fortes após um longo período de vigília e mais fracas após o sono, sugerindo que as sinapses devem ter se fortalecido.

“Em conjunto, essas mensurações corroboram satisfatoriamente a idéia de que os circuitos do nosso cérebro ficam progressivamente mais fortes quando estamos acordados e que o sono ajuda a recalibrá-los”, disse a pesquisadora.

A teoria desenvolvida e defendida pelo grupo, conhecida como hipótese da homeostase sináptica, contradiz a visão de muitos cientistas sobre como o sono afeta o aprendizado. A noção mais popular autalmente, segundo Chiara, é que durante o sono as sinapses trabalham da mesma maneira, repassando toda a informação adquirida durante as horas anteriores ao sono, consolidando essa informação e ficando ainda mais fortes.

“É diferente do que achamos. Acreditamos que o aprendizado ocorre apenas quando se está acordado e a principal função do sono é manter nosso cérebro e todas as suas sinapses mais eficientes”, disse a professora.