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Reparos secretos durante o sono

Dormir “afrouxa” conexões neurais e restitui ao sistema cerebral um estado mais saudável

abril de 2013
John Hersey
Vivemos numa sociedade que a todo o momento nos convida à vigília. Obrigações, demandas de trabalho e opções de diversão não faltam. São tantas as possibilidades de distração que muitas vezes dormir parece um desperdício – é como se, em comparação com a urgência imposta pela vigília, o sono fosse enfadonhoe improdutivo. De fato, o cérebro adormecido não prepara projetos para apresentar na reunião na empresa nem responde à lista atrasada de e-mails. Exceto durante os sonhos, nesse estado ninguém tampouco ama, planeja as próximas ferias ou realiza muita coisa que cause admiração. No entanto, é justamente durante as horas tranquilas, enquanto a mente está em repouso, que o cérebro faz o trabalho essencial para todos os atos criativos: edita a si mesmo. Guarda o que pode ser útil e também joga muita coisa fora.

Em sua nova teoria sobre a finalidade do sono, o neurocientista Giulio Tononi, pesquisador da Universidade de Wisconsin-Madison, propõe que dormir para registrar o que aprendemos também pode estimular o enfraquecimento de conexões cerebrais. Seus estudos sugerem que, conforme a mente consciente se acomoda no sono, as ligações neurais que criam sustentação para o conhecimento parcialmente “se soltam”. Embora esse desmantelamento noturno possa parecer, à primeira vista, um ato de autossabotagem cerebral, o neurocientista acredita que, na verdade, trata-se de um mecanismo que melhora a capacidade do cérebro de codificar e armazenar novas informações.

Os benefícios do sono para o aprendizado e a memória são amplamente aceitos na comunidade científica. Segundo a visão predominante, as lembranças recém-formadas são repetidas durante o sono e, durante esse processo, são registradas de forma mais intensa. No entanto, de acordo com Tononi, ao unir essas memórias, os circuitos neurais podem ser fortalecidos somente algumas vezes até chegar a sua força máxima. Ele e seus colegas reuniram evidências de que o sono também serve como um botão de reset que, de maneira uniforme, afrouxa conexões neurais para colocar o cérebro de volta em um estado flexível para que a aprendizagem possa ter lugar.

A teoria é controversa. Alguns pesquisadores do sono consideram o resultado ainda muito preliminar e apresentam a hipótese de que o sono seja um momento de consolidação e reforço da memória. Ainda assim, se Tononi estiver certo, dormir pode não ser apenas organizar memórias do passado recente – mas também garantir espaço para as memórias de experiências ainda não vividas.

A aprendizagem ocorre quando uma experiência, como ouvir uma nova música ou andar por uma cidade desconhecida, por exemplo, impõe um padrão de atividade em grupos de neurônios. A experiência altera interconexões de células: ligações entre neurônios coativos se fortificam enquanto aquelas fora do movimento se enfraquecem. Assim, as células se tornam interligadas de maneira funcional. Esta trama dedica-se a preservar um fragmento específico da experiência: a memória. Mais tarde, durante períodos “desligados” – particularmente quando estamos dormindo – o padrão registrado pela experiência se repete, conduzindo a alterações celulares que estabilizam o processo.

Embora grande parte dos pesquisadores conceba o sono como essa recapitulação de aprendizagem durante o dia, Tononi enxerga um problema em potencial nessa hipótese: se as ligações entre neurônios, as sinapses, fossem reajustadas e fortificadas ao longo de dias e noites consecutivas, as células neurais se tornariam “saturadas”. Assim como acontece com os pixels de uma imagem muito brilhante, um conjunto de sinapses uniformes potencializadas forneceria pouca informação. Da mesma forma, um cérebro nessas condições não teria como armazenar novas experiências.

Tononi também observou algumas propriedades interessantes das ondas cerebrais que ele e outros pesquisadores haviam registrado em pessoas dormindo. Cientistas há muito tempo sabem que as “ondas lentas” do sono – fase de descanso profundo em que fica mais difícil despertar – são necessárias e restauradoras. Mesmo assim, dois fenômenos específicos ainda chamavam a atenção de Tononi. Primeiro, ele identificou que pessoas privadas do sono de ondas lentas tendem a compensar o período com turnos mais longos e intensos desse tipo de sono mais tarde.

Além disso, o neurocientista notou que a intensidade do sono profundo – medida como amplitude em gravações de ondas cerebrais – cessa conforme a noite avança. Ambas as observações lhe forneceram exemplos de homeostase (a alternância de forças opostas para manter o equilíbrio do sistema biológico). O sono de ondas lentas parece “puxar” o cérebro de volta a algum tipo de equilíbrio que a vigília havia perturbado.

Tononi procurou desvendar o processo biológico que embasa as mudanças no sono de ondas lentas. Ele sabia que sua intensidade estava relacionada com a força total das sinapses. Quando os neurônios disparam em conjunto, conduzem grupos de conexões neurais à ativação em sincronia. A corrente elétrica que flui através das células neurais cria o sinal de ondas lentas (gravado com eletrodos implantados no couro cabeludo). Tononi acredita que estar acordado pode levar a uma proliferação ou ao reforço de sinapses e que a intensidade inicial elevada do sono de ondas lentas reflete essas redes celulares fortificadas. Se de alguma forma as sinapses se rompem durante este período de sono, este enfraquecimento poderia explicar por que os sinais do sono diminuem ao longo da noite.

Para embasar sua hipótese – apelidada por ele de “homeostase sináptica” – Tononi observou diretamente como as conexões se alteram entre o sono e a vigília. Em um estudo publicado em 2008, o neurocientista e seus colaboradores colheram tecido cerebral de alguns ratos em vigília e de outros animais enquanto dormiam. Para cada amostra de tecido, os pesquisadores usaram anticorpos radioativos para, de maneira seletiva, marcar várias proteínas que existem apenas nas sinapses. Curiosamente, eles encontraram quantidade significativamente maior de proteínas nos ratos acordados do que nos animais em repouso. Conclusão: existem menos sinapses no cérebro adormecido, ou seja, nessa condição as conexões têm menos recursos para comunicação eficaz – isto é, são mais fracas.

A hipótese ganha força com outro estudo publicado em 2010 pelo cientista Xiao-Bing Gao e seus colegas da Universidade Yale. Em colaboração com Tononi, a equipe de Gao gravou a atividade elétrica de neurônios individuais em fatias de tecido cerebral de roedores cochilando e em alerta. Constantemente, os neurônios se comunicam entre si por meio de pequenas correntes elétricas transportadas por meio das sinapses. Quanto mais intensa for a corrente que flui através delas, mais fortes serão as conexões. Os neurônios de roedores previamente acordados demonstraram descarga elétrica mais rápida e vigorosa do que a de animais em repouso, indicando que enquanto o cérebro dorme, os neurônios têm conexões sinápticas mais tênues. Os resultados sugerem que o cérebro alterna estados de ligações entre células neurais fracas e fortes durante o ciclo dia-noite.

MOSCAS SONOLENTAS
Se enquanto nos entregamos aos baços de Morfeu as sinapses são remodeladas, os pesquisadores devem ser capazes de ver os sinais estruturais dessas mudanças. As conexões através das quais os neurônios se comunicam podem variar em número e tamanho. Em geral, quanto maior a quantidade e o tamanho das sinapses, mais “informações elétricas” podem viajar entre dois neurônios conectados.

Os cientistas podem visualizar sinapses deixando marcas fluorescentes nas proteínas que trabalham em ambos os lados da fenda sináptica. Em 2011, Tononi e os neurocientistas de Wisconsin, Daniel Bushey e Chiara Cirelli, relataram o uso dessas técnicas para controlar o tamanho e o número de sinapses em moscas-das-frutas. Eles forçaram algumas moscas a ficarem acordadas, colocando-as em uma caixa giratória – na parte superior da rotação, os insetos sonolentos cairiam e acordariam – para verificar se protelar o sono impediria o encolhimento e a retração de sinapses. Surpreendentemente, de acordo com a hipótese de Tononi, os pesquisadores observaram maior densidade e tamanho de sinapses – em alguns casos, duas vezes maiores – no cérebro das moscas que haviam sido forçadas a permanecer acordadas em comparação com as moscas em repouso.

Em um estudo ainda mais recente, Tononi e sua equipe estenderam esses resultados a ratos. Ao rotular neurônios do córtex do cérebro desses mamíferos com indicadores fluorescentes, os pesquisadores observaram o crescimento e a retração de espinhas sinápticas – minúsculas protuberâncias arredondadas nos neurônios onde ocorrem as sinapses. Eles verificaram que a densidade total de conexões aumentou com a vigília, manteve-se elevada enquanto os animais estavam privados de sono e diminuiu somente após dormirem.

TÔNICO PARA ADORMECER
Antes que a homeostase sináptica possa ser considerada o principal motivo para dormir, os pesquisadores precisam encontrar maiores evidências de que algum aspecto ensurável da função neural – aprendizagem, memória ou percepção, por exemplo – é melhorado pela diminuição de sinapses e comprometido quando essas atividades são de alguma forma restringidas. Porém, há consenso de que não será fácil demonstrar essas provas.

Intuitivamente, sabemos que dormir é restaurador; muitas metáforas tentaram capturar esta ideia. O sono é um tônico, um bálsamo. A sabedoria popular afirma: “Nada como uma boa noite de sono entre um dia e outro”. “Dorme que passa...” Ou, como disse Shakespeare, dormir “entrelaça com cuidado os fios separados e cortados”. Ele não podia saber que o sono nos renova desfazendo no cérebro as malhas entrelaçadas durante o dia para que possamos viver e aprender novamente. Mas, de alguma forma, intuía.

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