Quando sonhamos, o nosso cérebro está cheio de actividade eléctrica ruidosa que parece quase idêntica à do cérebro acordado.
Mas a Universidade da Califórnia, Berkeley, os investigadores retiraram um sinal do ruído que define de forma única o sonho, ou sono REM, tornando potencialmente mais fácil a monitorização de pessoas com distúrbios do sono, bem como pacientes em coma inconsciente ou sob anestesia.
Cada ano, centenas de milhares de pessoas são submetidas a estudos noturnos para diagnosticar problemas com o sono, a maioria delas ligou-se a um electroencefalograma (EEG) para monitorizar a actividade cerebral à medida que progridem do estado de vigília para o sono profundo e de ondas lentas e para o sono REM. Mas os EEGs sozinhos não podem dizer se um paciente está acordado ou sonhando: Os médicos só conseguem distinguir o sono REM através do registo do movimento rápido dos olhos – daí o nome – e do tónus muscular, uma vez que os nossos corpos relaxam numa paralisia geral para nos impedir de realizar os nossos sonhos.
“Agora temos uma métrica que nos diz precisamente quando estamos em sono REM. É uma métrica universal de estar inconsciente”, disse Robert Knight, professor de psicologia e neurociência da UC Berkeley e autor sênior de um artigo descrevendo a pesquisa que foi publicada em 28 de julho na revista online eLife.
“Essas novas descobertas mostram que, enterrado na estática elétrica do cérebro humano, há algo absolutamente único – uma assinatura simples”, disse o co-autor e pesquisador do sono Matthew Walker, professor de psicologia e neurociência da UC Berkeley. “E se medirmos essa simples assinatura elétrica, pela primeira vez, podemos determinar exatamente que estado de consciência alguém está experimentando – sonhando, bem acordado, anestesiado ou em sono profundo”
A habilidade de distinguir o sono REM por meio de um EEG permitirá aos médicos monitorar pessoas sob anestesia durante a cirurgia para explorar como a inconsciência induzida por narcóticos difere do sono normal – uma questão ainda não resolvida. Essa é a principal razão pela qual a primeira autora Janna Lendner, uma médica residente em anestesiologia, iniciou o estudo.
“Muitas vezes dizemos aos nossos pacientes que, ‘Você vai dormir agora’, e eu estava curiosa para saber o quanto esses dois estados realmente se sobrepõem”, disse Lendner, uma pós-doutora da UC Berkeley em seu quarto ano de residência em anestesiologia no Centro Médico da Universidade em Tübingen, Alemanha. “A anestesia pode ter alguns efeitos colaterais. Se aprendermos um pouco sobre como eles se sobrepõem — talvez a anestesia desvie alguns caminhos do sono — podemos ser capazes de melhorar a anestesia a longo prazo”
Sleep soothes the brain
Sleep, como Walker escreveu em seu livro de 2017, “Why we Sleep”, “enriquece uma diversidade de funções, incluindo nossa capacidade de aprender, memorizar e tomar decisões e escolhas lógicas”. Benevolentemente servindo nossa saúde psicológica, o sono recalibra nossos circuitos cerebrais emocionais, permitindo-nos navegar no dia seguinte em desafios sociais e psicológicos com compostura fria”
Disrupção do sono interfere em tudo isso, aumentando o risco de doenças médicas, psiquiátricas e neurológicas.
A maior parte das pesquisas sobre o sono se concentra nas ondas rítmicas sincronizadas que fluem através da rede neural do cérebro, desde as ondas lentas que sinalizam o sono profundo, tipicamente nas primeiras horas da noite, até as ondas de maior freqüência típicas do sono dos sonhos. Estas ondas surgem acima de muita atividade geral, também chamada de 1/f, que tem sido tipicamente descartada como ruído e ignorada.
Mas Knight e seu laboratório estão olhando para este “ruído” há uma década e descobriram que ele contém informações úteis sobre o estado do cérebro. Em 2015, por exemplo, ele e Bradley Voytek, um ex-aluno de doutorado agora no corpo docente da UC San Diego, descobriram que a quantidade de atividade de alta freqüência aumenta com a idade. Lendner descobriu agora que uma queda mais rápida da atividade de alta freqüência, em relação à atividade de baixa freqüência, é uma assinatura única do sono REM.
“Há essa atividade de fundo, que não é rítmica, e nós ignoramos isso por bastante tempo”, disse Lendner. “Às vezes, tem sido chamado de ruído, mas não é ruído; traz muita informação, também sobre o nível de excitação subjacente”. Esta medida torna possível distinguir o sono REM da vigília olhando apenas para o EEG”
Desde que as ondas lentas estão associadas à inibição da atividade no cérebro, enquanto a atividade de alta freqüência — como aquela encontrada durante a vigília — está associada ao comportamento excitatório, a queda mais acentuada pode ser uma indicação de que muitas atividades no cérebro, incluindo aquelas relacionadas ao movimento muscular, estão sendo comprimidas durante o sono REM.
A nova medida quantifica a relação da atividade cerebral em diferentes freqüências — quanta atividade existe em freqüências de cerca de 1 ciclo por segundo a 50 ciclos por segundo — e determina a inclinação, ou seja, quão rápido o espectro cai. Esta “queda” 1/f é mais acentuada no sono REM do que na vigília ou quando sob anestesia.
Lendner encontrou esta medida característica na atividade cerebral noturna de 20 pessoas registradas através de eletrodos de escalpe EEG no laboratório de sono Walker’s UC Berkeley e em 10 pessoas que tiveram eletrodos colocados em seus cérebros para procurar as causas da epilepsia como um prólogo necessário à cirurgia cerebral para aliviar as convulsões.
A Lendner também registrou atividade cerebral em 12 pacientes com epilepsia e 9 outros pacientes submetidos à cirurgia de coluna com o anestésico geral comum Propofol.
Lendner está agora revendo os registros cerebrais de pacientes em coma para ver como a atividade cerebral deles varia ao longo de um dia e se a queda 1/f pode ser usada para indicar a probabilidade de emergência do coma.
“Mais importante, eu acho que é outra métrica para avaliar os estados de coma”, disse Knight. “O 1/f é muito sensível. Pode resolver, por exemplo, se alguém estava em um estado minimamente consciente, e não está se movendo, e se está mais alerta do que você pensa que está.”
Referência: Lendner, J. D., Helfrich, R. F., Mander, B. A., Romundstad, L., Lin, J. J., Walker, M. P., Larsson, P. G., & Knight, R. T. (2020). Um marcador eletrofisiológico de nível de excitação em humanos. ELife, 9, e55092. https://doi.org/10.7554/eLife.55092