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Cientistas usam luz para induzir o sono REM

Embora saibamos que o movimento rápido dos olhos – ou o sono REM – é uma parte essencial do sono reparador, não sabemos muito sobre o que o controla. Agora, pesquisadores – usando uma nova tecnologia chamada optogenética – descobriram que podem desencadear episódios de REM em luz, lançando uma luz diretamente sobre células cerebrais selecionadas ou neurônios.

neurônios

A equipe – incluindo membros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e Harvard Medical School, ambos em Massachusetts – relatam seu trabalho no.

Em seu relatório de estudo, os pesquisadores explicam que já sabemos que o tronco encefálico contém células colinérgicas ou neurônios que estão envolvidos no controle do REM. Mas – porque essa região do cérebro também contém muitos outros tipos de células – não é fácil distinguir o papel único dos neurônios colinérgicos.

A autora principal Dra. Christa Van Dort, do Departamento de Ciências Cerebrais e Cognitivas do MIT, explica que estudos prévios têm sugerido que os neurônios colinérgicos do tronco cerebral estão ativos quando estamos acordados e também durante o sono REM, mas “ninguém poderia realmente perguntar se o disparo destes células específicas foi responsável pela transição para o sono REM “.

Assim, em seu estudo, a equipe começou a investigar se os neurônios colinérgicos poderiam induzir o sono REM. Eles usaram uma nova tecnologia radical chamada optogenética que está ajudando os cientistas a entender a fiação do cérebro controlando a atividade das células cerebrais com a luz.

A ativação dos neurônios colinérgicos aumenta o número de episódios de sono REM

Na optogenética, os neurônios são feitos para reagir à luz com a inserção de uma proteína encontrada nas algas. Na natureza, a proteína responde a certos comprimentos de onda de luz, permitindo que as algas se movam.

Em 2005, pesquisadores da Universidade de Stanford descobriram que, se você insere a proteína em certos tipos de células cerebrais, você poderia iluminá-las e ativá-las – essencialmente controlando a atividade cerebral no nível das células individuais.

Para seu estudo, o Dr. Van Dort e seus colegas usaram camundongos onde a proteína sensível à luz foi inserida em seus neurônios colinérgicos. Os neurônios poderiam ser ativados através de um dispositivo de fibra óptica montado nas cabeças dos ratos.

Eles descobriram que se ativassem os neurônios colinérgicos sensibilizados à luz durante o sono não-REM, isso aumentaria o número – mas não a duração – dos episódios de sono REM que os ratos tinham. Análises posteriores mostraram que os episódios REM induzidos correspondem a episódios REM naturais muito proximamente.

A equipe agora está explorando como o sistema cerebral colinérgico se liga aos sistemas cerebrais que já são conhecidos como importantes para o sono REM. E eles também estão desenvolvendo e testando maneiras de produzir melhor sono não-REM.

Objetivo é melhorar maneiras de projetar o sono natural

O estudo é importante porque dá novas pistas sobre como o sono REM é controlado – um passo em direção à compreensão de como dormir naturalmente em humanos.

Conseguir o tipo certo de sono e o suficiente é importante para ajudar o cérebro a se recuperar e se restaurar. Também nos ajuda a processar memórias, recarregar o sistema imunológico e manter outras funções do corpo.

Diferentes fases do sono são boas para coisas diferentes, diz o autor sênior do estudo, Emery Brown, Edward Hood TaplinProfessor de Engenharia Médica no MIT.

Estudos em animais mostram que a aprendizagem ocorre durante o sono REM, enquanto o sono de ondas lentas – conhecido como non-REM stage three – é importante para nos fazer sentir descansados ​​e revigorados.

Até agora, as drogas não foram capazes de replicar os benefícios do sono natural – onde os estados REM e não-REM alternam a cada 90 minutos, como Prof Brown explica: “O que eles fazem é criar sedação. Se você tiver sorte, a sedação permite que você mecanismos naturais do sono para assumir. “

O objetivo final da equipe é encontrar melhores maneiras de criar um sono natural. Para fazer isso, eles pretendem criar e estudar os diferentes estágios do sono separadamente e depois juntos.

Recentemente, relatou outro estudo sobre optogenética, em que pesquisadores descobriram uma maneira de ler e escrever sinais cerebrais usando flashes de luz.

Naquele estudo, pesquisadores da University College London, no Reino Unido, mostraram que podiam usar a luz para acionar células cerebrais não selecionadas e fazer com que células individuais emitissem uma cor única quando ativas. Assim, efetivamente, eles poderiam selecionar as braincells em diferentes padrões e medir como o circuito escolhido respondia.

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