Pesquisadores da UC Irvine descobriram que ondas cerebrais cruciais para o sono profundo, que antes se acreditava serem geradas apenas por um circuito cerebral específico, também se originam no hipocampo, oferecendo novos insights sobre o processamento da memória durante o sono.
Compreender a atividade do hipocampo pode melhorar as terapias do sono e da cognição.
Pesquisadores da Universidade da Califórnia, departamento de engenharia biomédica de Irvine, descobriram uma nova origem para duas ondas cerebrais essenciais – ondas lentas e fusos do sono – que são essenciais para o sono profundo. Embora se pensasse tradicionalmente que estas ondas cerebrais se originavam unicamente de um circuito que liga o tálamo e o córtex, as descobertas da equipa, publicadas no Relatórios Científicossugerem que os axônios nos centros de memória do hipocampo desempenham um papel.
Durante décadas, as ondas lentas e os fusos do sono foram identificados como elementos essenciais do sono profundo, medidos através de registros eletroencefalográficos no couro cabeludo. No entanto, a equipe liderada pela UC Irvine revelou uma nova fonte dessas ondas cerebrais dentro do hipocampo e foi capaz de medi-las em axônios únicos.
O estudo demonstra que as ondas lentas e os fusos do sono podem se originar de axônios na região do corno ammonis 3 do hipocampo. Essas oscilações de voltagem ocorrem independentemente da atividade de pico neuronal, desafiando as teorias existentes sobre a geração dessas ondas cerebrais.
Metodologia e Resultados da Pesquisa
“Nossa pesquisa lança luz sobre um aspecto anteriormente não reconhecido da atividade cerebral do sono profundo”, disse o principal autor Mengke Wang, ex-aluno de graduação em engenharia biomédica da UC Irvine que agora é estudante de pós-graduação na Universidade Johns Hopkins (Wang conduziu o estudo enquanto estava na UC Irvine ). “Descobrimos que o hipocampo, normalmente associado à formação da memória, desempenha um papel crucial na geração de ondas lentas e fusos do sono, oferecendo novos insights sobre como essas ondas cerebrais apoiam o processamento da memória durante o sono.”
A equipe utilizou técnicas inovadoras – incluindo reconstruções in vitro de sub-regiões do hipocampo e túneis microfluídicos para comunicação de axônios únicos – para observar ondas fusiformes espontâneas em neurônios isolados do hipocampo. Essas descobertas sugerem que as oscilações do fuso se originam de canais iônicos ativos dentro dos axônios, e não através da condução de volume, como se pensava anteriormente.
Implicações e pesquisas futuras
“A descoberta de oscilações do fuso em axônios únicos do hipocampo abre novos caminhos para a compreensão dos mecanismos subjacentes à consolidação da memória durante o sono”, disse o coautor Gregory Brewer, professor adjunto de engenharia biomédica. “Essas descobertas têm implicações significativas para a pesquisa do sono, potencialmente abrindo caminho para novas abordagens no tratamento de distúrbios relacionados ao sono”.
As outras afiliações de pesquisa de Brewer incluem o Instituto de Deficiência de Memória e Distúrbios Neurológicos e o Centro de Neurobiologia de Aprendizagem e Memória.
Ao descobrir o papel do hipocampo na geração de ondas lentas e fusos do sono, esta investigação expande a nossa compreensão da actividade do cérebro durante o sono profundo e o seu impacto no processamento da memória. As descobertas oferecem uma base promissora para estudos futuros que explorem o potencial terapêutico de direcionar a atividade do hipocampo para melhorar a qualidade do sono e a função cognitiva.
Referência: “Oscilações do fuso em axônios comunicantes dentro de uma formação hipocampal reconstituída são mais fortes em CA3 sem tálamo” por Mengke Wang, Samuel B. Lassers, Yash S. Vakilna, Bryce A. Mander, William C. Tang e Gregory J. Brewer, 10 abril de 2024, Relatórios Científicos.
DOI: 10.1038/s41598-024-58002-0
Juntando-se a Brewer e Wang neste estudo, que recebeu apoio financeiro da Fundação UCI, estavam William Tang, professor emérito de engenharia biomédica; Bryce Mander, professor associado de psiquiatria e comportamento humano; e Samuel Lassers, pesquisador estudante de pós-graduação em engenharia biomédica.
