Sonhos do Neuro: Cérebro Sonâmbulo.

O que acontece com neurônios corticais de animais que ficam privados de sono? Será que, individualmente, eles podem dormir enquanto outros neurônios, de outras áreas do córtex, permanecem acordados? Se isso acontece, há então neurônios sonâmbulos? Se existirem neurônios sonâmbulos seria possível existir um cérebro sonâmbulo com populações de neurônios que dormem enquanto outras estão ativas? E se isso acontecer, será que há prejuízo para o desempenho cognitivo? Ou melhor, seria essa uma possível explicação para a queda no desempenho cognitivo quando se está sonolento?

Foi com essas perguntas em mente que comecei a leitura do artigo Local Sleep in Awake Rats
desenvolvido pelo pesquisador Vladyslav V. Vyazovskiy e colegas do laboratório liderado por Giulio Tononi publicado na revista Nature. Utilizando de um sistema de microeletrodos eles registraram tanto o potencial de campo local de uma população de neurônios como o que eles chamam de atividade multi-unitária (MUA - que registra o padrão de disparo de neurônios individuais), em momentos de vigília e sono espontâneos. O que eles queriam era saber se neurônios corticais de ratos podem exibir estados de inativação (Off) durante a vigília, semelhante aos que são observados em momentos de sono NREM quando são registradas as famosas ondas lentas.

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Para minha surpresa, as conclusões desse trabalho respondem quase todas as minhas questões. Quando os animais foram privados de sono (SD4 - 4 horas de privação) houve uma mudança no potencial de campo local (LFP na figura 2) de alguns neurônios registrados, quer dizer, com a privação de sono começaram a surgir ondas lentas locais, coerentes com a ausência de disparo neuronais (note a falha na porção inferior do retângulo da figura 2c). Interessante notar que antes da privação de sono esse tipo de onda lenta não foi observado. Desse modo, algumas perguntas foram respondidas, neurônios individuais e populações de neurônios ficam "Off" após privação de sono enquanto outros permanecem "online". ~~Parece que existe sim neurônios sonâmbulos!~~

Figura 2. Períodos "Off" durante a vigília e o sono NREM. a) Registro de LFP do córtex frontal e raster plot do MUA. b)Esquerda- força espectral para ondas theta/slow (2-6Hz), Direita-Força espectral para atividades de ondas lentas (0.5-2Hz). c) Mudanças de estados On e Off. *Atenção para área destacada. Fonte: http://www.nature.com/nature/journal/v472/n7344/carousel/nature10009-f1.2.jpg

Como se não bastasse esse achado fantástico, tem mais! Não contentes em saber que neurônios podem ficar "Off" durante a vigília, os pesquisadores tentaram identificar se esses estados são globais ou locais. Para isso foram necessários mais alguns animais, agora com matrizes de microeletrodos posicionados em regiões diferentes do cérebro. Uma matriz registrava os padrões elétricos da porção mais frontal e outro de uma região mais parietal. Resultado? Quando os animais foram privados de sono por 4 horas foi possível observar a existência de surtos globais, mas também surtos locais de neurônios em estado "Off"! Mais interessante ainda foi notar que quanto maior a privação mais global se torna esse fenômeno.

Figura 3 - Períodos de sono local em ratos acordados. Fonte: http://www.nature.com/nature/journal/v472/n7344/carousel/nature10009-f2.2.jpg

Outra novidade interessante é que aparentemente o sono não é um evento tão sincronizado como se pensava. Note na figura 3 que durante o sono de ondas lentas existem atividade de ondas lentas globais, mas também existe ondas lentas locais. E durante o sono o que ocorre é que quanto mais se dorme mais local se torna o evento. Ou seja, há uma dissipação da atividade de ondas lentas no decorrer da noite.
Mais perguntas respondidas! E agora? Será que há uma correlação entre o número de neurônios em estado "Off" e o baixo desempenho cognitivo?
Segundo esse estudo, SIM! Animais privados de sono não apenas demonstraram pior desempenho em uma tarefa cognitiva como foi possível correlacionar os erros cometidos por esses animais com momentos "Off" de neurônios do córtex frontal! Sim, neurônios localizados na região cerebral associada ao planejamento!

Conclusão: Esses eventos "Off" que o autor chama de "sono localizado" podem representar um processo adaptativo, se pensarmos que em alguns cetáceos e em algumas aves um hemisfério pode dormir enquanto o outro permanece acordado para dar conta dos movimentos necessários para continuarem nadando ou voando. Seria mal adaptativa se interpretada como os estados comportamentais dissociados como o sonambulismo (verdadeiro) e algumas parassonias.
Questões em aberto: Será que esse mesmo padrão acontece em humanos? Poderia isso explicar o "cansaço" cognitivo após longos períodos de vigília?

Vou esperar para ver...

Esse foi mais um: