Dormir, sonhar e lembrar - Parte 3 O sono e a memória

Encerrei o último post prometendo falar sobre sobre o paper "Odor Cues During Slow-Wave Sleep Prompt Declarative Memory Consolidation". A ideia aqui é demonstrar que o sono participa da consolidação da memória. A tradução para o título do trabalho pode ser: Pistas olfativas durante o sono de ondas lentas promove consolidação de memória declarativa.

O que o grupo, liderado pelo pesquisador alemão Jan Born, fez foi algo bastante simples, porém muito astuto. Sabendo que cheiros possuem um alto potencial como pistas contextuais, inclusive para memórias visuo-espaciais (como por exempo um jogo da memória, aquele para crianças), eles treinaram sujeitos em um desses jogos de memória e adicionaram  e adicionaram um cheiro agradável a cada resposta correta. Mais importante que isso, durante os dois primeiros períodos de sono de ondas lentas os sujeitos foram novamente expostos ao mesmo cheiro. É importante notar que a opção por pistas olfativas foi determinante para o sucesso do experimento, pois em contraste com outros estímulos, é sabido que cheiros podem ser apresentados sem perturbar o sono (mais detalhes sobre isso aqui). O esquema abaixo demonstra o protocolo experimental. Clique para ampliar!

Sendo assim, a hipótese desse trabalho é: Um contexto olfativo apresentado durante o aprendizado da tarefa, é capaz de potencializar a consolidação se apresentado novamente durante o sono. Para ter certeza disso é necessário testar todas as possibilidades. Hora de observar a figura 2.

A figura 2 é um resumo do protocolo experimental utilizado para avaliar todas as hipóteses. O que quer dizer que os pesquisadores avaliaram o efeito da pista olfativa apresentada em diferentes momentos, clique na figura para observar com mais detalhes.
Mas e aí? Qual o grande resultado apresentado?
O que aconteceu foi que os sujeitos que receberam a pista olfativa durante o sono ondas lentas apresentaram melhor desempenho na manhã seguinte. Nenhum efeito do cheiro foi observado em nenhum dos outros 3 experimentos, de modo que quando o cheiro foi apresentado durante sono REM, ou quando o cheiro foi apresentado antes do sono, não há nenhuma alteração na consolidação da memória. A conclusão prévia é simples, alguma coisa acontece durante o sono de ondas lentas que possibilita um reforço na consolidação da memória quando apresentado uma pista olfativa.
Mas essa potencialização da consolidação acontece apenas para memórias declarativas? Para responder essa pergunta os pesquisadores realizaram o mesmo protocolo experimental, no entanto, ao invés de utilizar um teste de memória declarativa, eles realizaram uma tarefa motora (memória não-declárativa). O que aconteceu foi que os sujeitos que dormiram apresentaram melhor desempenho, e essa melhora foi independente da pista olfativa. Aprimorando a conclusão, o que parece é que o sono de ondas lentas é seletivo para consolidação de memórias declarativas.
Para tentar entender o que é que acontece, os pesquisadores forem um pouco mais além, eles utilizaram ressonância magnética funcional para avaliar se o odor era capaz de ativar as mesmas áreas relacionadas com memória declarativa (no caso o hipocampo). O que aconteceu foi que a exposição ao odor durante o sono de ondas lentas aumentou a ativação do hipocampo.

Esse trabalho é uma referência bastante importante para a Teoria do sistema de consolidação. Segundo essa teoria a memória é consolidada durante o sono devido a repetida reativação das áreas envolvidas com o que foi aprendido. Ainda segundo essa teoria, o sono de ondas lentas seria o momento no qual ocorrem essas reativações hipocampais e possibilitaria um diálogo sincronizado entre as áreas relacionadas à memória.

Nos próximos textos falarei sobre a teoria da homeostase sinpáptica, uma outra opção para explicar a participação do sono na consolidação da memória.

Referência:
- Odor Cues During Slow-Wave Sleep Prompt Declartive Memory Consolidation. Björn Rasch et al, Science 315, 1426 (2007); DOI: 10.1126/science.1138581

Dormir, sonhar e lembrar - Parte 2 Lembrar, a memória

Dando continuidade (após um looooongo período de incubação) a série Dormir, Sonhar e Lembrar. Chegou o momento de falar um pouco sobre o Lembrar. O objetivo desse texto é definir o que é memória e começar a falar sobre o papel do sono sobre a memória. Não vou falar aqui sobre os mecanismos moleculares ou celulares da memória.

O que chamamos de memória, ou a habilidade para recordar coisas, pessoas, movimentos, lugares, número de telefone, data de nascimento, enfim essa capacidade de lembrar é um processo composto por três etapas diferentes: o aprendizado, a consolidação e a evocação.

O aprendizado pode ser definido por alguns neurocientistas como um processo neural através do qual uma experiência modifica um comportamento. Para o interesse desse texto é importante ter em mente que o aprendizado é uma experiência que pode ocasionar mudanças neuronais. A consolidação pode ser entendida como os processos neuronais (mudanças moleculares ou celulares nos neurônios) que ocorrem após o aprendizado. A evocação é o momento em que lembramos do que aprendemos, ou quando evocamos (sic) alguma memória, o que pode ser uma sequência de passos em uma dança, ou apenas o nome de uma pessoa.

É interessante notar que a evocação depende das mudanças neuronais ocorridas durante os processos de aprendizado e consolidação, algo como, quanto melhor o aprendizado, melhor a consolidação, e melhor a evocação.

Mas e aquela história de que temos vários tipos de memória? 

Sim, existe uma classificação para diferentes tipos de memória, a maioria dessas classificações tem o objetivo de facilitar o estudo. Então para facilitar o estudo da memória há sim sistemas de classificação, um sistema que é de acordo com a natureza da memória (o qual explicarei com mais detalhes) e outro que leva em consideração o tempo de duração da memória (que não receberá atenção por aqui - arbitrariedade minha).

Primeiro vou introduzir a figura de uma revisão do professor Robert Stickgold  - Sleep-Dependent Memory Consolidation.

Como é possível notar na figura acima, existem dois grandes "grupos" de memória. Memórias declarativas e Memórias não declarativas. A diferença básica entre as duas é que as declarativas são aquelas que podemos declarar que existem, como uma história ou o nome do seu carro. As memórias não-declarativas são aquelas normalmente utilizadas sem a consciência de que estão sendo utilizadas. Ficou confuso, eu sei, mas darei um exemplo que poderá ajudar. Quando caminhamos, não precisamos ter consciência de qual grupo muscular estamos movendo, o mesmo vale para quando andamos de bicicleta. Como vocês podem perceber, cada grande grupo pode ser sub-dividido em grupos menores, porém, para evitar a fadiga, falaremos destes outros grupos em outra oportunidade. O importante aqui é saber que memórias declarativas e memórias não-declarativas possuem diferentes sistemas de consolidação. O que quer dizer que utilizam diferentes estruturas neurais para serem arquivadas. Por que isso é importante? Entenderemos até o final da série! (suspense para manter o leitor, estilo Dan Brow).

E o que o sono tem a ver com tudo isso?

Além da importância do sono para a manutenção do alerta, e da capacidade de concentração, o sono exerce um papel fundamental na consolidação da memória. 

Para entender um pouco melhor como isso acontece, é necessário entender como são feitos os estudos que avaliam a participação do sono nos processos mnemônicos. 

Mas como avaliar isso? Como saber se o sono tem ou não participação na consolidação da memória?

Uma forma de descobrir isso é comparando o desempenho de pessoas que aprendem uma tarefa e depois do aprendizado vão dormir, com pessoas que ficam acordadas durante esse período. Veja no esquema abaixo que o treino pode ser seguido por um momento de sono, um momento de vigília e ainda um momento de privação de sono. A diferença entre a vigília e a privação de sono é que para ser privado de sono o sujeito deverá ser mantido acordado durante o período no qual deveria estar dormindo, ou seja, durante a noite. O que acontece nesse caso é que os estudos deixam de avaliar o papel do sono e passam a avaliar o que acontece com a memória quando o sujeito é privado de sono.

 Utilizando protocolos experimentais bastante semelhante a esse que exemplificado acima existe um grande número de estudos apontando para a participação do sono na memória. Com esse protocolo o que a maioria dos estudos conseguem concluir é: os sujeitos que dormiram apresentam melhor desempenho para o teste tal. Essa informação por si só já é bastante interessante, porém, ainda não resolve a grande pergunta "qual o papel do sono na memória?". Sabemos que quem dorme apresenta melhor desempenho, mas será que apresenta melhor desempenho porque estava em melhores condições quando evocou a memória? Ou será que durante o sono acontece algo que ajuda a consolidação da memória?

Para tentar responder essas duas últimas perguntas um grupo de cientistas alemães modificou um pouco o protocolo "padrão" e adicionou uma pista de cheiro durante o treino e durante o sono. O próximo passo é falar do artigo original "Odor Cues During Slow-Wave sleep Prompt Declarative Memory Consolidation". 

Mas esse será o assunto do próximo post.

"Duas postagens em menos de 24h! Sim, sigo andando em frente."

Adendo - Ondas de um EEG

Encerrei o último texto apresentando um pequeno resumo de como seria um EEG nos diferentes estados cerebrais, dormindo e acordado.
Para entender um pouco melhor do que estou falando faremos como Jack Estripador, vamos por partes.


Para interpretarmos um sinal de EEG, falaremos em diferenças de frequência e amplitude de onda, mas o que é isso? (Vamos lembrar um pouco do que estudamos no ensino fundamental e médio)
Frequência de onda é o número que um evento ocorre, ou o número de ciclos de um evento, em um determinado tempo. Observem a figura abaixo e notem que a linha vermelha (no caso o evento) sobe e desce cerca de 5 vezes. Se esse evento se repetir 5 vezes em um segundo podemos considerar que é uma onda de 5 Hertz.

Já a amplitude de uma onda representa a magnitude de variação de uma oscilação, em termos mais simples, representa a "altura" de uma onda. Observem em destaque na figura abaixo.

Devo destacar que estes não são os únicos componentes de uma onda, no entanto, como o propósito aqui é apenas ajudar as pessoas a entenderem um pouco melhor o que são as ondas observadas em um traçado de EEG. Um traçado típico de um humano adulto apresentará ondas com voltagens entre 10 µV e 100µV (µV = micro Volt).


E para que serve toda essa história sobre amplitude e frequência?
Essas duas variáveis nos ajudam a identificar e diferencias as principais ondas observadas em um traçado de EEG. Essas ondas são identificadas pelo alfabeto grego (alfa, beta, gama, teta e delta).


Ondas Delta: frequência de até 4Hz e alta amplitude. São características do sono de ondas lentas fases 3 e 4 e podem ser observadas em regiões frontais em adultos e posteriores em crianças.

Ondas Teta: também são ondas de baixa frequência (entre 4 - e 8Hz). São características dos estágios 1 e 2 de sono não REM.

Ondas Alfa: apresentam frequência entre 8 e 13Hz. Vale a pena notar que existem ondas alfa de alta e baixa amplitude.Podem ser observadas em regiões posteriores da cabeça. Para o estagiamento de EEG durante a polissonografia, é importante notar que trechos contendo mais de 50% de ondas alfa devem ser compreendidos como vigília.

Ondas Beta: apresentam frequência maior que 13 - 30Hz. Podem ser observadas em ambos os lados da cabeça, e são mais evidentes em regiões frontais. São associadas ao estado de vigília. 

Ondas Gama: ondas de alta frequência, 30-100+Hz. Relacionadas ao córtex somatossensorial. Estudos sugerem associação entre memória de trabalho e ondas gama.

Apresentei aqui apenas uma visão geral das principais ondas presentes em um traço de EEG em momentos de vigília e sono. Durante as diferentes fases de sono ocorrem outros eventos que caracterizam cada fase, mas já falei um pouco disso em outro post e voltarei a falar disso futuramente.


"Sigo caminhando, lentamente, mas sempre avançando".

Dormir, sonhar e lembrar: Parte 01 Sono

Na quinta-feira 11/11/2010 fui convidado para participar do evento I Assobio UFPR. O evento foi organizado por alunos do curso de Biologia da UFPR que fazem parte do Coletivo Mangue e funcionou como uma semana acadêmica. Dentre as diversas atividades organizadas para o I Assobio UFPR foram programadas palestras e debates. Como pós graduando do departamento de fisiologia fui convidado para falar um pouco do meu trabalho, aí montei a palestra que apresentarei aqui nos próximos textos.

A inspiração para o título da palestra vêm do título do livro, no entanto nada tem a ver com seu conteúdo. Ainda não o li, mas farei como divertimento... mais tarde.
No texto anterior apresentei hábitos saudáveis de sono e falei um pouco das variações individuais.
Neste texto tentarei complementar as informações sobre e as principais características de suas fases.
A melhor maneira para se distinguir as fases do sono é através da realização do exame de polissonografia.
Este exame consiste na realização de um eletroencefalograma (EEG), eletro-oculograma (EOG), eletromiograma (EMG), oximetria, eletrocardiograma (ECG) e registros de movimentos respiratórios.
O conjunto de todos esses fatores permite o estagiamento do sono, no entanto são essenciais para o estagiamento apenas EEG, EMG e EOG.

Para facilitar a compreensão não pretendo entrar em detalhes sobre cada tipo de onda que pode ser percebida em um EEG, só irei citar as principais diferenças entre as fases do sono (NREM 1, NREM 2, NREM3 e REM) e vigília.

A figura acima apresenta um resumo das principais características das fases do sono.
É importante notar que durante as etapas NREM do sono o que se observa no EEG é uma lentificação das ondas, ou seja sono NREM 1 apresenta ondas com frequência mais alta que o sono NREM 2. Além disso é interessante observar que ao mesmo tempo que as ondas do EEG vão ficando mais lentas elas apresentam um aumento da amplitude. É como se ficassem "maiores". Sendo assim sono NREM 3 apresenta ondas lentas e com alta amplitude.
E o sono REM - (Rapid Eye Moviment) - diferentemente do que observa-se no NREM, apresenta ondas de baixa amplitude e alta frequência e movimentos oculares rápidos (ROC e LOC), muito parecido com o que se observa em um EEG de vigília. Mas então como se sabe o que é sono REM e o que é vigília?
Uma característica bastante importante do sono REM é a perda do tônus muscular, registrado na polissonografia pelo EMG.
Para não ficar muito longo o texto aqui vai um resumo/esquema bastante simplificado:
Vigília: EEG - alta frequência e baixa amplitude, EMG - presença de tônus muscular;
NREM 1: EEG - diminuição da frequência, presença de ondas alfa, mista teta e betas e com poucas ondas delta e presença de ondas agudas do Vértex.; EMG - presença de tônus muscular;
NREM 2: EEG - maior presença de ondas delta, fusos do sono e complexos K; EMG - presença de tônus muscular;
NREM 3 e 4: EEG - predominância de ondas delta; EMG - presença de tônus;
REM: EEG - alta frequência e baixa amplitude; EMG - ausência de tônus.

Como no resumo apresentei a denominação de algumas ondas observadas no EEG estou preparando um post - adendo para explicá-las.

Continua...

Como desenvolver hábitos saudáveis de sono?

Após o programa Globo Repórter da última sexta-feira 02/07 a caixa de email do meu orientador ficou um pouco congestionada com email´s de pessoas que buscam orientações sobre hábitos saudáveis de sono.


Pensando nisso resolvi escrever!

Primeiramente é importante entendermos o sono, assim como outras medidas fisiológicas ou comportamentais que observamos apresenta uma grande variação interpessoal. Quero dizer que existem pessoas com uma necessidade de sono maior que outras, do mesmo modo que existem pessoas altas e baixas. As variações existem e devemos respeitá-las.

Então, sempre que perguntarem “Quantas horas devo dormir?” Recomendo que essa pergunta deve ser direcionada ao próprio autor. Como fazer isso? Simples, basta observarmos um pouco melhor o nosso sono e o nosso corpo. Quando dormimos menos que o necessário a consequência direta é a sonolência. E quando ficamos sonolentos normalmente ficamos mais irritados e com menor disposição. Quando dormimos o suficiente não ficamos sonolentos, e, portanto ficamos menos irritados e com maior disposição. Assim você poderá responder a sua pergunta sobre sua necessidade de sono (eu preciso de pelo menos 9h).

Se for difícil fazer essa observação nos dias normais, tente fazer isso durante as férias, ou mesmo durante um feriado prolongado.

E “Quando devo dormir?” Seres humanos são diurnos, ou seja, ficam ativos/despertos durante o dia e dormem durante a noite. Mas não se esqueçam da variação interpessoal. Assim como existem pessoas que sentem sono mais cedo, no início da noite, e acordam mais cedo, “com as galinhas” (como dizem por aí), existem pessoas que sentem sono mais tarde, e acordam mais tarde. Chamamos os primeiros de matutinos, e os últimos de vespertinos. Existem ainda aqueles que seriam intermediários e apresentam maior facilidade de adaptação aos horários.

Para entender como são distribuídos os cronotipos (vespertino, matutino e intermediário) na população vale a pena observar a figura 1. Notem que os extremos (matutinos e vespertinos) apresentam menor freqüência, e que a maior parte da população é intermediária.

Aqui surge um problema, apesar de a população apresentar essas variações individuais de cronotipo, a nossa sociedade não permite tal variação, ou seja, os horários sociais (de trabalho, estudo, e etc) nos forçam a uma adaptação sendo os mais prejudicados aqueles sujeitos com cronotipo vespertino. Para resolver isso, podemos nos esforçar para manter uma rotina constante de horários de dormir e acordar. Isso mesmo, tentar dormir e acordar todos os dias nos mesmos horários, inclusive nos finais de semana.


Agora a próxima pergunta seria “Como devo dormir?” Uma noite bem dormida não é apenas uma noite com uma boa duração, mas sim um sono com qualidade. Para isso precisamos dormir todos os estágios do sono. Vamos entender melhor observando a figura 2
 
 

Essa figura nós chamamos de hipnograma. Nela estão representados os diferentes estágios de sono durante uma noite de 8h de sono. Notem que existe certo padrão, um ciclo entre azul claro e azul escuro. Explico: O que está representado com azul claro é referente ao nosso sono de ondas lentas, o qual é subdividido em 4 estágios, daí os números no lado esquerdo. O azul escuro representa o nosso sono REM (Rapid eye moviment), estágio onde é possível notar movimentos rápidos nos olhos.


Assim o “como dormir” é relacionado ao dormir todos os estágios. Mas o que pode fazer com que eu não durma um determinado estágio do sono? Algumas drogas/remédios para a depressão podem inibir o sono REM, assim como alguns indutores do sono. Além disso um dos efeitos do álcool no organismo é justamente esse, inibir o sono REM.

Então a última pergunta “Que hábitos posso ter para uma noite de sono saudável?” Para responder essa pergunta fiz uma pequena lista com algumas dicas:
- Manter uma rotina de horários; tentar ir dormir e acordar sempre nos mesmos horários, mesmo nos finais de semana;
-Manter uma rotina de hábitos para dormir; ou seja, uma rotina relaxante antes de ir para cama;
-Use a cama apenas para dormir; evite usar a cama para assistir TV, ficar na internet, ou mesmo para leituras estimulantes;
-Mantenha seu quarto confortável; uma cama confortável tente deixá-lo escuro e livre de ruídos que possam atrapalhar teu sono;
-Faça exercícios físicos regularmente;
-Evite o uso de estimulantes; tente não ingerir alimentos ou bebidas que contenham estimulantes, tais como café, coca-cola entre outros.


Nós próximos post´s falarei mais sobre cada uma das fases do sono!

Ps: Continuem criticando, pois conto com a ajuda de vocês para melhorar meus textos!

Forte abraço!

Quantas pessoas têm a mesma idéia ao mesmo tempo?

Não tenho a resposta para esta pergunta, no entanto, o motivo dela estar nesse post é simples e explicarei em detalhes.

Há alguns dias realizei a habitual pesquisa no WWW.pubmed.com com minhas palavras-chave preferidas “sono, memória e sonhos”. O resultado, como sempre, uma série de novos artigos e algumas novidades, no entanto, um determinado trabalho chamou a atenção: “Dreaming of a Learning Task is Associated with Enhanced Sleep-Dependent Memory Consolidation” (que pode ser traduzido mais ou menos assim: “Sonhar com uma tarefa de aprendizagem é associado com a melhora da consolidação de memórias sono-dependentes”).

Com calma, chamou atenção por quê? E o que isso tem a ver com o título?

Respondendo duas perguntas de uma vez só, o trabalho chamou a atenção porque se parece e MUITO com o tema da minha tese de doutorado e responde de maneira positiva à aquela que seria a hipótese principal do meu doutorado.

Como me sinto? Numa mistura de decepção e alegria, decepcionado por saber que meu trabalho não é mais relevante, pois já fizeram algo muito parecido. Feliz por saber que depois de tanta leitura, tanto estudo, estou no caminho certo. Estou aprendendo a interpretar cada vez melhor os trabalhos que leio, e consigo juntar essas informações e formular hipóteses!

Sobre o trabalho do grupo de Harvard, assinado por Robert Stickgold,Matthew Tucker , Jessica Payne e Joseph Benavides, O que eles fizeram foi ao mesmo tempo simples e criativo:

Eles treinaram os sujeitos em uma tarefa de navegação virtual (um teste de labirinto virtual), e 5h depois estes mesmos sujeitos foram testados nesse mesmo labirinto virtual. Como já observado previamente, com o mesmo tipo de teste, sujeitos que tiveram a oportunidade de dormir uma sesta (soneca), apresentavam melhor desempenho no teste, quando comparados com aqueles que não haviam dormido. A NOVIDADE aqui nesse teste é que: os sujeitos que haviam MENTALIZADO o teste após o treino e em seguida tirado a sesta (soneca) demonstraram um melhor desempenho no teste. Além disso, o trabalho traz mais um resultado interessantíssimo: Sujeitos que haviam relatado VERBALMENTE sonhos relacionados com o teste demonstraram melhor desempenho.

Alguns detalhes interessantes: os despertares para o sujeito dizer se estava sonhando, e com o que estava sonhando, foram realizados durante o sono NÃO-REM. Chama a atenção por ser justamente em NREM, pois pouco se fala em sonhos, ou “atividade mental” (como chama o próprio autor) durante essa fase de sono. Mas a meu ver o que chama mais a atenção é a “sacada” dos pesquisadores, o sono NREM parece muito mais relacionado à consolidação de memórias hipocampo-dependentes.

Sendo assim, sonhar com o que aprendemos é algo que pode nos ajudar a melhorar o desempenho nesta tarefa aprendida.

Será que estamos a caminho de começar a entender as funções dos sonhos?

OS: Pessoal, se possível, me ajudem a identificar os termos que necessitam de maiores explicações, assim poderei montar um glossário e facilitar a leitura de todos ;-)

Link para o trabalho citado: http://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(10)00352-0

Att.

Felipe Beijamini

#Educação 10

Quando criei o blog, tinha um objetivo bastante claro em mente: Falar sobre neurociência. No entanto, neste domingo 02 de maio enquanto eu "desperdiçava" meu tempo lendo os "twitts" do www.twitter.com\Sen_Cristovam surgiu a ideia de iniciar uma campanha.

A campanha é bastante simples e tentarei explicá-la de modo sucinto. Com tempo retornarei a postar sobre ela, com mais comentários e explicações:

A campanha: Promover a discussão de um projeto de Educação 10 para nosso país.

De que maneira? Simples, utilizando o twitter como ferramenta para divulgar ideias que possam transformar nossa educação em uma #Educação10.

Explicando melhor: Utilizando a TAG #Educacao10 (sem acento e sem Ç mesmo) possibilitamos que o twitter pesquise e agrupe todos os "twitts" com esse tema. Assim teremos uma fonte de informações e ideias.

Participe, opine e divulge. Vamos testar o poder das redes sociais para transformações!

Felipe Beijamini.

ps: Desculpem o texto "fraco" e com cara de apressado, mas ele foi feito com MUITA pressa mesmo. Por favor divulguem, acrescentem PARTICIPEM!

ps2: Caso identifique QUALQUER erro, por favor informe, não fiz revisão do texto!