A Importância do Sono para o Funcionamento do Cérebro
Dormir é super importante pra recuperar a atenção e as habilidades cognitivas no cérebro.
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Dormir é uma parada super importante pra manter nosso cérebro funcionando direitinho. Quando a gente não dorme o suficiente, fica mais difícil prestar atenção, aprender e lembrar das coisas. Mas a boa notícia é que tirar um cochilo depois pode ajudar a consertar essas paradas. Mesmo assim, como o sono ajuda nosso cérebro a se recuperar ainda não tá totalmente claro.
Papel dos Neurônios do Locus Coeruleus
Os neurônios numa parte do cérebro chamada locus coeruleus (LC) são chave pra gente ficar acordado e alerta. Esses neurônios liberam uma substância chamada Noradrenalina (ou norepinefrina, NE) que é fundamental pra manter a gente desperto. Quando os cientistas diminuem a quantidade de uma enzima necessária pra produzir NE, a capacidade desses neurônios de manter a gente acordado cai.
Quando estamos acordados, os neurônios do LC ficam muito mais ativos do que quando estamos em sono leve ou profundo. Pesquisas mostram que, se esses neurônios ficam ativos por muito tempo ou se não dormimos o suficiente, os níveis de NE podem cair. Essa queda pode causar problemas de alerta e raciocínio. Mas como e quando isso acontece e como pode ser restaurado ainda não tá claro. Essa pesquisa busca medir a liberação de NE e entender como o sono e a vigília mudam esse processo.
Privação de sono na Transmissão de NE
Efeitos daNesse estudo, os cientistas injetaram um vírus no LC pra monitorar os níveis de NE e usaram um sensor especial pra rastrear a liberação de NE tanto no LC quanto em outra área do cérebro. Eles estimularam o LC com lasers e mediram quanto de NE foi liberado. Descobriram que a privação de sono causou uma queda bem notável nos níveis de NE, mas quando os camundongos puderam dormir depois, a liberação de NE voltou ao normal gradualmente.
Depois de medir a linha de base por cerca de uma hora, os cientistas privaram os camundongos de sono por três horas e depois permitiram duas horas de sono de recuperação. Eles descobriram que a liberação de NE estava significativamente mais baixa após a privação de sono. Estava em cerca de 60% do que deveria estar. Mas, depois de dormir, os níveis de NE melhoraram gradualmente ao longo de uns 30 minutos.
O estudo também analisou como a queda de NE afetou a alerta dos camundongos. Imediatamente após a privação de sono, a capacidade dos neurônios do LC de manter os camundongos acordados caiu. À medida que eles se recuperavam durante o sono, a capacidade de acordar de novo melhorou.
Ativação Prolongada dos Neurônios do LC
Como os neurônios do LC são mais ativos quando estamos acordados, é possível que a diminuição de NE após a privação de sono resulte de uma ativação prolongada. Pra testar essa ideia, os pesquisadores substituíram a privação de sono por um método de estimulação contínua dos neurônios do LC. Após três horas de estimulação, a liberação de NE caiu pra cerca de 60% dos níveis normais de novo, mas eventualmente se recuperou na próxima meia hora.
Assim como na privação de sono, a ativação prolongada desses neurônios reduziu a capacidade deles de produzir NE e manter os camundongos acordados.
Sinalização MTOR
Entendendo o Papel daO que ajuda a restaurar os níveis de NE durante o sono? Uma possibilidade é um processo no cérebro chamado sinalização mTOR. Essa sinalização é conhecida por apoiar a reparação celular e a criação de proteínas, que são importantes pra saúde do cérebro. Os pesquisadores removeram um gene relacionado ao mTOR especificamente nos neurônios do LC e compararam a recuperação dos níveis de NE nesses camundongos modificados com a de camundongos normais.
Os camundongos modificados mostraram níveis mais baixos de uma enzima chave necessária pra produzir NE. Quando esses camundongos modificados passaram pela mesma privação de sono ou estimulação, levaram mais tempo pra recuperar os níveis de NE comparado aos camundongos normais. Isso sugere que a sinalização mTOR tem um papel fundamental em como o sono ajuda a restaurar a transmissão de NE.
Ciclos Naturais de Sono-Vigília
A maior parte dos estudos sobre sono se concentra em longos períodos de privação de sono, mas, na real, a maioria dos animais, incluindo camundongos, tem curtos períodos de vigília que duram apenas alguns minutos. Os pesquisadores queriam descobrir se as mudanças nos padrões de transmissão de NE também aconteciam em períodos mais curtos. Eles observaram como a liberação de NE mudava logo depois que os camundongos acordavam espontaneamente. Notaram que os níveis de NE caíam dentro de poucos minutos de acordar e se recuperavam depois que os camundongos entravam em sono leve.
Eles dividiram os períodos de vigília em dois grupos: longos e curtos. Depois de períodos mais longos de vigília, os níveis de NE estavam mais baixos, e a recuperação demorava mais do que após períodos mais curtos de vigília. Isso mostra que a fadiga nos níveis de NE e a recuperação aconteceram rapidamente e dependiam de quanto tempo os camundongos estavam acordados.
Conclusão
No geral, as descobertas destacam como o sono é essencial pra restaurar a função da transmissão de NE no cérebro. Quando os animais não dormem o suficiente, a capacidade do cérebro de liberar substâncias químicas importantes fica comprometida, levando a menos alerta e problemas cognitivos. Mas, depois de um sono adequado, o cérebro pode se recuperar, e a transmissão dos níveis de NE volta ao normal.
Esse estudo reforça a ideia de que tanto a duração do tempo acordado quanto a qualidade do sono influenciam bastante a química do cérebro. À medida que avançamos, entender como esses processos funcionam vai ser vital pra encontrar novas formas de apoiar a saúde do cérebro, especialmente em condições onde o sono é interrompido. Dormir não é só uma hora pra o corpo descansar; é fundamental pra manter nosso cérebro funcionando direitinho.
Título: Restoration of locus coeruleus noradrenergic transmission during sleep
Resumo: Sleep is indispensable for health and wellbeing, but its basic function remains elusive. The locus coeruleus (LC) powerfully promotes arousal by releasing noradrenaline. We found that noradrenaline transmission is reduced by prolonged wakefulness and restored during sleep. Fiber-photometry imaging of noradrenaline using its biosensor showed that its release evoked by optogenetic LC neuron activation was strongly attenuated by three hours of sleep deprivation and restored during subsequent sleep. This is accompanied by the reduction and recovery of the wake-promoting effect of the LC neurons. The reduction of both LC evoked noradrenaline release and wake-inducing potency is activity dependent, and the rate of noradrenaline transmission recovery depends on mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling. The decline and recovery of noradrenaline transmission also occur in spontaneous sleep-wake cycles on a timescale of minutes. Together, these results reveal an essential role of sleep in restoring transmission of a key arousal-promoting neuromodulator.
Autores: Yang Dan, J. Sima, Y. Zhang, D. Farriday, A. Y.-E. Ahn, E. R. Lopez, C. Jin, J. Harrell, D. Darmohray, D. Silverman
Última atualização: 2024-07-05 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.03.601820
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.03.601820.full.pdf
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