Cientistas descobriram novas relações entre o sono e performance cognitiva

Todo mundo sabe que dormir bem é essencial para uma vida saudável. Noites mal dormidas podem, inclusive, atrapalhar seu desempenho no trabalho e ser prejudiciais para seu corpo ao longo prazo.

Um estudo americano coordenado por pesquisadores da Rice University investigou alguns dos mecanismos neurais por trás do sono. Com isso, eles descobriram especificamente como o sono melhora o desempenho neuronal e comportamental, potencialmente mudando nossa compreensão de como o sono aumenta a capacidade cognitiva.

A pesquisa, publicada na Science, revela como o sono NREM — o sono mais leve que se experimenta ao tirar uma soneca, por exemplo — promove a sincronização cerebral e melhora a codificação de informações, lançando nova luz sobre esse estágio do sono. Os pesquisadores replicaram esses efeitos por meio de estimulação invasiva, sugerindo possibilidades promissoras para futuras terapias de neuromodulação em humanos. As implicações dessa descoberta potencialmente abrem caminho para tratamentos inovadores para distúrbios do sono e até mesmo métodos para melhorar o desempenho cognitivo e comportamental.

A investigação envolveu um exame da atividade neural em várias áreas cerebrais em macacos enquanto os animais realizavam uma tarefa de discriminação visual antes e depois de um período de 30 minutos de sono NREM. Usando matrizes multieletrodos, os pesquisadores registraram a atividade de milhares de neurônios em três áreas cerebrais: os córtices visuais primários e de nível médio e o córtex pré-frontal dorsolateral, que estão associados ao processamento visual e às funções executivas. Para confirmar que os macacos estavam em sono NREM, os pesquisadores usaram polissonografia para monitorar sua atividade cerebral e muscular juntamente com análise de vídeo para garantir que seus olhos estivessem fechados e seus corpos relaxados.

As descobertas demonstraram que o sono melhorou o desempenho dos animais na tarefa visual com maior precisão na distinção de imagens rotacionadas. É importante ressaltar que essa melhora foi exclusiva para aqueles que realmente adormeceram — os macacos que experimentaram vigília silenciosa sem adormecer não mostraram o mesmo aumento de desempenho.

“Durante o sono, observamos um aumento na atividade de ondas delta de baixa frequência e disparos sincronizados entre neurônios em diferentes regiões corticais”, disse a primeira autora Dra. Natasha Kharas, ex-pesquisadora do laboratório de Dragoi e atual residente em cirurgia neurológica em Weill Cornell. “Após o sono, no entanto, a atividade neuronal se tornou mais dessincronizada em comparação a antes do sono, permitindo que os neurônios disparassem de forma mais independente. Essa mudança levou a uma melhor precisão no processamento de informações e no desempenho nas tarefas visuais.”

Os pesquisadores também simularam os efeitos neurais do sono por meio de estimulação elétrica de baixa frequência do córtex visual. Eles aplicaram uma estimulação de 4 Hz para imitar a frequência delta observada durante o sono NREM enquanto os animais estavam acordados. Essa estimulação artificial reproduziu o efeito de dessincronização visto após o sono e, de forma semelhante, melhorou o desempenho da tarefa dos animais, sugerindo que padrões específicos de estimulação elétrica poderiam ser potencialmente usados ​​para emular os benefícios cognitivos do sono.

“Esta descoberta é significativa porque sugere que alguns dos efeitos restauradores e de melhoria do desempenho do sono podem ser alcançados sem a necessidade de sono real”, disse Dragoi, coautor do estudo, professor de engenharia elétrica e de computação na Rice, a Rosemary and Daniel J. Harrison III Presidential Distinguished Chair em Neuroprosthetics no Houston Methodist e professor de neurociência na Weill Cornell. “A capacidade de reproduzir a dessincronização neural semelhante ao sono em um estado de vigília abre novas possibilidades para melhorar o desempenho cognitivo e perceptivo em situações em que o sono não é viável — como para indivíduos com distúrbios do sono ou em circunstâncias atenuantes, como exploração espacial.”

Os pesquisadores investigaram ainda mais suas descobertas construindo um grande modelo de rede neural. Eles descobriram que, durante o sono, as conexões excitatórias e inibitórias no cérebro se tornam mais fracas, mas o fazem de forma assimétrica, tornando as conexões inibitórias mais fracas do que as excitatórias, o que causa um aumento na excitação.

“Descobrimos uma solução surpreendente que o cérebro emprega após o sono, por meio da qual as populações neurais que participam da tarefa reduzem seu nível de sincronia após o sono, apesar de receberem entradas de sincronização durante o sono em si”, disse Dragoi.

A ideia de que o sono NREM efetivamente “estimula” o cérebro dessa forma, e que essa redefinição pode ser imitada artificialmente, oferece potencial para o desenvolvimento de técnicas terapêuticas de estimulação cerebral para melhorar a função cognitiva e a memória.

“Nosso estudo não apenas aprofunda nossa compreensão mecanicista do papel do sono na função cognitiva, mas também abre novos caminhos ao mostrar que padrões específicos de estimulação cerebral podem substituir alguns benefícios do sono, apontando para um futuro em que podemos aumentar a função cerebral independentemente do sono em si”, disse Dragoi.

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