Seu cérebro faz algo surpreendente quando você não dorme

Uma nova pesquisa do MIT lança luz sobre o que está acontecendo dentro do cérebro durante esses breves lapsos de foco. O estudo mostra que quando a atenção falha momentaneamente, o líquido cefalorraquidiano (LCR) sai do cérebro, um processo que normalmente acontece durante o sono e ajuda a eliminar os resíduos que se acumulam ao longo do dia. Esta atividade de limpeza é considerada importante para manter o cérebro saudável e funcionando adequadamente.

Quando alguém está privado de sono, o corpo parece tentar compensar o descanso perdido, desencadeando explosões deste movimento fluido durante a vigília. Essa compensação, no entanto, traz uma desvantagem significativa: atenção drasticamente reduzida.

“Se você não dorme, as ondas do LCR começam a interferir na vigília onde normalmente você não as veria. No entanto, elas vêm com uma compensação de atenção, onde a atenção falha durante os momentos em que você tem essa onda de fluxo de fluido, “diz Laura Lewis, professora associada de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação Athinoula A. Martinos, membro do Instituto de Engenharia Médica e Ciência do MIT e do Laboratório de Pesquisa de Eletrônica, e membro associado do Instituto Picower de Aprendizagem e Memória.

Lewis é o autor sênior do estudo, publicado em Neurociência da Natureza. Zinong Yang, associado de pós-doutorado do MIT, é o autor principal.

Como o sono limpa o cérebro

O sono é essencial para a sobrevivência, mas os cientistas ainda não compreendem completamente porque é que desempenha um papel tão crítico. O que está claro é que o sono é necessário para permanecer alerta e que perder o sono prejudica de forma confiável a atenção e outras habilidades mentais.

Uma função importante do sono envolve o líquido cefalorraquidiano, que envolve e amortece o cérebro. Durante o sono, o LCR ajuda a eliminar os resíduos que se acumulam durante as horas de vigília. Num estudo de 2019, Lewis e os seus colegas descobriram que este fluido se move num padrão rítmico enquanto as pessoas dormem, intimamente ligado a mudanças na atividade das ondas cerebrais.

Essa descoberta anterior levantou uma nova questão: o que acontece a este sistema fluido quando o sono é perturbado? Para descobrir, os pesquisadores recrutaram 26 voluntários que completaram os testes duas vezes, uma vez após uma noite de privação de sono no laboratório e outra depois de estarem bem descansados.

Na manhã seguinte, os participantes completaram uma tarefa padrão usada para avaliar os efeitos da perda de sono, enquanto os pesquisadores monitoravam uma ampla gama de sinais cerebrais e corporais.

Medindo a atenção e o fluxo de fluido cerebral

Durante o experimento, cada participante usou um boné de eletroencefalograma (EEG) para monitorar a atividade cerebral enquanto estava deitado dentro de um scanner funcional de ressonância magnética (fMRI). A equipe usou uma versão especializada de fMRI que poderia rastrear os níveis de oxigênio no sangue e o movimento do LCR para dentro e para fora do cérebro. A frequência cardíaca, a frequência respiratória e o tamanho da pupila também foram registrados.

Os participantes completaram dois testes de atenção dentro do scanner, um visual e um auditivo. Na tarefa visual, observaram uma cruz fixa em uma tela que ocasionalmente se transformava em um quadrado. Eles foram instruídos a pressionar um botão sempre que ocorresse a mudança. Na tarefa auditiva, a pista visual foi substituída por um som.

Como esperado, os participantes privados de sono tiveram um desempenho significativamente pior do que quando estavam bem descansados. Suas reações foram mais lentas e, em alguns casos, eles não perceberam totalmente o sinal.

Quando ocorreram essas breves falhas de atenção, os pesquisadores observaram múltiplas mudanças fisiológicas acontecendo ao mesmo tempo. Mais notavelmente, o LCR saiu do cérebro durante o lapso e depois retornou quando a atenção voltou.

“Os resultados sugerem que, no momento em que a atenção falha, esse fluido está, na verdade, sendo expelido para fora do cérebro. E quando a atenção se recupera, ela é atraída de volta”, diz Lewis.

A equipe acredita que esse padrão reflete a tentativa do cérebro de compensar a perda de sono, ativando um processo de limpeza que normalmente ocorre à noite, embora isso interrompa temporariamente a atenção.

“Uma maneira de pensar sobre esses eventos é porque seu cérebro precisa tanto de sono que tenta ao máximo entrar em um estado semelhante ao do sono para restaurar algumas funções cognitivas”, diz Yang. “O sistema de fluidos do seu cérebro está tentando restaurar a função, empurrando o cérebro para iterar entre estados de alta atenção e alto fluxo.”

Um sistema cerebral e corporal trabalhando juntos

O estudo também revelou que os lapsos de atenção estão ligados a mudanças que vão além do próprio cérebro. Durante esses momentos, a respiração e a frequência cardíaca diminuíram e as pupilas ficaram menores. A constrição da pupila começou cerca de 12 segundos antes do LCR sair do cérebro e reverteu após o retorno da atenção.

“O que é interessante é que parece que isto não é apenas um fenómeno no cérebro, é também um evento que abrange todo o corpo. Isto sugere que existe uma coordenação estreita destes sistemas, onde quando a nossa atenção falha, podemos senti-la perceptivamente e psicologicamente, mas também reflecte um evento que está a acontecer em todo o cérebro e corpo”, diz Lewis.

Essas descobertas sugerem que um único sistema de controle pode coordenar a atenção e as funções corporais básicas, como fluxo de fluidos, frequência cardíaca e estado de alerta.

“Estes resultados sugerem-nos que existe um circuito unificado que governa tanto o que consideramos funções de alto nível do cérebro – a nossa atenção, a nossa capacidade de perceber e responder ao mundo – e também processos fisiológicos fundamentais realmente básicos, como a dinâmica dos fluidos do cérebro, o fluxo sanguíneo em todo o cérebro e a constrição dos vasos sanguíneos”, diz Lewis.

Embora os investigadores não tenham identificado o circuito específico envolvido, apontam o sistema noradrenérgico como um forte candidato. Este sistema, que utiliza o neurotransmissor norepinefrina para regular a cognição e as funções corporais, é conhecido por flutuar durante o sono normal.

A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde, uma bolsa de pesquisa de pós-graduação em ciência e engenharia de defesa nacional, uma bolsa NAWA, um prêmio McKnight Scholar, uma bolsa Sloan, um prêmio Pew Biomedical Scholar, um prêmio One Mind Rising Star e a Simons Collaboration on Plasticity in the Aging Brain.