Pesquisa: o sono é necessário para ajudar a esquecer

Ao longo dos anos, os cientistas levantaram a hipótese de por que dormimos. Alguns têm certeza de que essa é uma maneira de economizar energia, outros - que possibilita "limpar o desperdício de células" da atividade cerebral. Existe uma versão que dorme simplesmente faz os animais ficarem quietos, permitindo que eles se escondam dos predadores. Pesquisadores recentemente apresentaram evidências para outra teoria: dormimos para esquecer algumas das informações que aprendemos todos os dias.

Para aprender e aprender algo novo, inúmeras conexões entre neurônios - sinapses - devem ser estabelecidas no cérebro. Essas conexões permitem enviar e transmitir sinais entre si de forma rápida e eficiente, e todas as memórias que temos são armazenadas nessas redes.

Em 2003, Giulio Tononi e Chiara Cirelli, biólogos da Universidade de Wisconsin em Madison , sugeriram que as sinapses crescem tão rapidamente durante o dia que o cérebro tenta aparar esses compostos durante o sono. Mais tarde, os cientistas Tononi e Cirelli, juntamente com outros pesquisadores, encontraram muitas evidências indiretas que sustentavam sua hipótese de homeostase sináptica.

Através de várias experiências, os cientistas descobriram que os neurônios podem cortar sinapses - pelo menos em laboratório. Com a ajuda de vários medicamentos, os pesquisadores estimularam o crescimento de sinapses em excesso, o que fez com que os feixes de neurônios interrompessem alguns processos por conta própria.

Como outra prova dessa teoria, as ondas elétricas emitidas pelo cérebro são levadas em consideração. Durante o sono profundo, essas ondas são reduzidas. Tononi e Cirelli argumentaram que as reduções de sinapses levam a essas mudanças.

Estudos de Tononi e Cirelli mostraram que mesmo curtos períodos de sono ou vigília alteram a atividade sináptica em diferentes níveis, ou seja, fazem com que as sinapses se contraiam e cresçam de acordo. Seu trabalho mais recente demonstra que uma diminuição onipresente nas sinapses ocorre no cérebro de ratos quando eles dormem.

Desde 2013, sua colega, Luisa de Vivo (Luisa de Vivo), realizou um estudo minucioso dos tecidos retirados de ratos no momento em que alguns deles estavam dormindo, enquanto outros estavam acordados. Ela usou a microscopia eletrônica de varredura para criar imagens tridimensionais de alta definição de conexões sinápticas 6920 em duas áreas diferentes do cérebro - uma tarefa que levou mais de quatro anos para ser resolvida.


Imagem tridimensional de processos dendríticos no córtex cerebral do mouse

Os pesquisadores estudaram milhares de imagens para calcular a área total da superfície de contato entre terminações nervosas e processos dendríticos - pequenas protrusões que servem como receptores nas sinapses. Eles são interessantes porque crescem no momento em que as conexões sinápticas são fortalecidas. No cérebro de camundongos adormecidos, a área da superfície de contato era 18% menor que a dos acordados. Em outras palavras, houve uma diminuição geral no número de compostos sinápticos. O declínio acabou sendo heterogêneo e limitado a pequenos processos que supostamente estavam envolvidos no treinamento.

Outro estudo foi liderado por Graham Diering, um cientista da Universidade Johns Hopkins . Dr. Deiring e seus colegas testaram a hipótese da homeostase sináptica estudando proteínas no cérebro de ratos. Em um experimento, eles criaram um pequeno buraco através do qual se podia olhar para o cérebro. Em seguida, adicionou um produto químico que destaca a proteína na superfície das sinapses.

Como resultado, a equipe de Deiring descobriu que o sono estava associado a uma diminuição no tamanho dos processos dendríticos, bem como a uma redução de 20% nas subunidades da molécula do receptor AMPA , que desapareciam dos dendritos reduzidos. Quando os ratos acordam, a proteína da estrutura sináptica de Homer liga outros receptores e seus "parceiros" moleculares e os mantém juntos nas sinapses sob a membrana celular. Durante o sono, uma versão resumida dessa proteína Homer1A entra nos dendritos e desmonta todo o sistema e remove os receptores AMPA, enfraquecendo a conexão.

Os cientistas também criaram camundongos geneticamente modificados sem o gene Homer1A. Esses animais dormiam da mesma maneira que seus companheiros de ninhada, mas suas sinapses não alteravam suas proteínas, como as sinapses de camundongos comuns. Um estudo do Dr. Deiring sugere que a sonolência é causada por neurônios que precisam produzir o Homer1A e direcioná-lo para sinapses para apará-los.

Para ver como essas seções afetam a memória, os cientistas realizaram uma série de testes. Eles colocaram os ratos em uma sala onde eles recebiam uma carga fraca de corrente elétrica se andassem por uma seção do chão. Na mesma noite, uma equipe de pesquisadores injetou um produto químico que interfere com os neurônios que cortam sinapses no cérebro de alguns ratos.

No dia seguinte, os ratos foram devolvidos à mesma câmara. Ambos os grupos de ratos passaram a maior parte do tempo imóveis, pois se lembraram que um choque seguiria o movimento. Mas quando os pesquisadores os colocaram em outra câmara, eles viram uma grande diferença. Os ratos cujo cérebro não foi exposto à droga à noite farejaram a sala com curiosidade, enquanto os ratos com sinapses incircuncisos congelaram novamente. Deiring acredita que os ratos do segundo grupo não conseguiram restringir suas memórias a uma câmera específica, onde receberam um choque. Sem uma guarnição noturna, suas memórias eram nebulosas.

Experimentos subsequentes realizados por Tononi e seus colegas demonstraram que nem todos os neurônios realizam o procedimento de corte - aproximadamente um quinto das sinapses permanece intocado. Há especulações de que essas sinapses codificam memórias "bem estabelecidas" que não devem ser alteradas.

Alguns cientistas não consideram esses resultados como evidência da hipótese de homeostase sináptica. É difícil dizer se essas alterações no cérebro são causadas pelo sono ou por um relógio biológico. Além disso, não se pode dizer inequivocamente que o sono existe apenas porque o cérebro pode minar as sinapses durante esse processo.

Apesar de todas as dúvidas, os novos dados podem mudar a visão de como, por exemplo, pílulas para dormir no cérebro humano. Enquanto ajudam as pessoas a adormecer, podem interferir no processo de aparar os neurônios necessários para formar memórias. No futuro, as moléculas de medicamentos podem ser orientadas com precisão para que as sinapses sejam cortadas corretamente.