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Cérebro desenvolve novas tarefas enquanto dormimos

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Fonte

Universidade Harvard

Data

sábado, 25 junho 2022 12:40

Áreas

Fisiologia. Medicina. Neurociências. Reabilitação. Saúde Mental. Sono.

Por que dormimos? Os cientistas debatem essa questão há tempos, mas um novo estudo adiciona novas pistas para resolver esse mistério.

As descobertas, publicadas na revista científica Journal of Neuroscience, podem ajudar a explicar como os humanos formam memórias e aprendem, e podem eventualmente ajudar no desenvolvimento de ferramentas assistivas para pessoas afetadas por doenças neurológicas ou lesões. O estudo foi conduzido pelo Massachusetts General Hospital (MGH) em colaboração com colegas da Universidade Brown, nos Estados Unidos, e de várias outras instituições.

Cientistas que estudam animais de laboratório há muito tempo descobriram um fenômeno conhecido como ‘replay’ – ou repetição-, que ocorre durante o sono, explicou o Dr. Daniel Rubin, neurologista do Centro de Neurotecnologia e Neurorecuperação do MGH e autor principal do estudo. A repetição é teorizada como uma estratégia que o cérebro usa para lembrar de novas informações. Se um camundongo é treinado para encontrar o caminho através de um labirinto, os dispositivos de monitoramento podem mostrar que um padrão específico de células cerebrais, ou neurônios, acenderá à medida que percorre a rota correta. “Então, mais tarde, enquanto o animal está dormindo, você pode ver que esses neurônios vão disparar novamente na mesma ordem”, disse o Dr. Daniel Rubin.

Os cientistas acreditam que essa repetição do disparo neuronal durante o sono é como o cérebro pratica as informações recém-aprendidas, o que permite que uma memória seja consolidada – ou seja, convertida de uma memória de curto prazo para uma de longo prazo.

No entanto, a repetição só foi mostrada de forma convincente em animais de laboratório. “Tem havido uma questão em aberto na comunidade da neurociência: até que ponto esse modelo de como aprendemos as coisas é verdade em humanos? E é verdade para diferentes tipos de aprendizagem?” perguntou o Dr. Sydney S. Cash, neurologista e codiretor do Centro de Neurotecnologia e Neurorecuperação do MGH e coautor sênior do estudo. “Importante entender se a repetição que ocorre com o aprendizado de habilidades motoras pode ajudar a orientar o desenvolvimento de novas terapias e ferramentas para pessoas com doenças e lesões neurológicas”, disse o Dr. Cash.

Para estudar se a repetição ocorre no córtex motor humano – a região do cérebro que governa o movimento – os pesquisadores recrutaram um homem de 36 anos com tetraplegia, o que significa que ele é incapaz de mover os membros superiores e inferiores, no caso dele por lesão medular. O homem, identificado no estudo como T11, é participante de um estudo clínico de um dispositivo de interface cérebro-computador que lhe permite usar um cursor de computador e teclado em uma tela. O dispositivo de pesquia está sendo desenvolvido pelo consórcio BrainGate, um esforço colaborativo envolvendo médicos, neurocientistas e engenheiros de várias instituições com o objetivo de criar tecnologias para restaurar a comunicação, mobilidade e independência de pessoas com doenças neurológicas, lesões ou perda de membros. O consórcio é dirigido pelo Dr. Leigh R. Hochberg,  do MGH e da Unviersidade Brown.

No estudo, T11 foi solicitado a realizar uma tarefa de memória semelhante ao jogo eletrônico Simon, no qual um jogador observa um padrão de luzes coloridas piscando, depois tem que lembrar e reproduzir essa sequência. Ele controlava o cursor na tela do computador simplesmente pensando no movimento de sua própria mão. Sensores implantados no córtex motor de T11 mediram padrões de disparo neuronal, que refletiam o movimento pretendido da mão, permitindo que ele movesse o cursor na tela e clicasse nos locais desejados. Esses sinais cerebrais foram registrados e transmitidos sem fio para um computador.

Naquela noite, enquanto T11 dormia em casa, a atividade em seu córtex motor foi gravada e transmitida sem fio para um computador. “O que encontramos foi incrível”, disse o Dr. Rubin. “Ele estava basicamente jogando o jogo durante a noite em seu sono.” Em várias ocasiões, disse o Dr. Rubin, os padrões de disparo neuronal de T11 durante o sono corresponderam exatamente aos padrões que ocorreram enquanto ele realizava o jogo de correspondência de memória mais cedo naquele dia.

“Esta é a evidência mais direta de repetição do córtex motor que já foi vista durante o sono em humanos”, disse o Dr. Rubin. A maior parte da repetição detectada no estudo ocorreu durante o sono de ondas lentas, uma fase de sono profundo. Curiosamente, a repetição foi muito menos provável de ser detectada no sono REM, a fase mais comumente associada ao sonho. O Dr. Rubin e o Dr. Cash veem esse trabalho como uma base para aprender mais sobre essa repetição e seu papel na aprendizagem e na memória em humanos.

“Nossa esperança é que possamos aproveitar essas informações para ajudar a construir melhores interfaces cérebro-computador e criar paradigmas que ajudem as pessoas a aprender de forma mais rápida e eficiente para recuperar o controle após uma lesão”, disse o Dr. Sydney Cash, observando a importância de avançar nessa linha de pesquisa dos animais aos seres humanos.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Harvard (em inglês).

Fonte: MGM e ‘The Harvard Gazette’, Universidade Harvard. Imagem: Freepik.

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