Descoberto o papel do sono profundo na aprendizagem visual
Pesquisadores da Universidade de Michigan realizaram um estudo em ratos para investigar como o sono profundo influencia a aprendizagem visual. A atividade cerebral durante esta fase do sono é crucial para consolidar novas informações visuais, eles descobriram.
Uma parte importante de como nos relacionamos com o mundo é o aprendizado perceptivo, que se refere à nossa capacidade de “entender” vários estímulos – visuais, auditivos ou relacionados ao paladar, olfato e tato – através da exposição repetida a eles.
A aprendizagem perceptiva melhora a maneira como nos relacionamos com os estímulos, ajudando-nos a escolher os ambíguos. Pesquisas já haviam demonstrado que, para consolidar o aprendizado perceptivo, é necessária a imersão em ondas lentas – ou movimentos oculares não rápidos (NREM) – sono.
Um estudo anterior concluiu que “a consolidação da memória perceptiva requer entrada cortico-cortical de cima para baixo durante o sono NREM”, o que significa que a rota de informações transmitidas de uma área cortical para outra é crucial para a total assimilação da aprendizagem perceptual realizada ao longo do dia.
Agora, uma nova pesquisa da Universidade de Michigan em Ann Arbor está observando como novas experiências visuais são consolidadas como lembranças durante o sono de ondas lentas do NREM.
Liderados pela pesquisadora principal Dra. Sara Aton, os cientistas usaram modelos de mouse para entender o mecanismo neural subjacente a esse processo de consolidação. Suas descobertas foram publicadas no Anais da Academia Nacional de Ciências.
O Dr. Aton explica que novos estímulos visuais são transmitidos através da retina para uma região do cérebro chamada tálamo, que depois retransmite essa informação ao córtex cerebral, que é conhecido por desempenhar um papel na formação da memória.
Durante a vigília, os neurônios que comunicam essa informação visual entre o tálamo e o córtex cerebral garantem um fluxo constante de impulsos elétricos. Por outro lado, durante o sono profundo da NREM, os neurônios “explodem”, o que significa que os picos de atividade são registrados.
O Dr. Aton explica que, após a explosão, os neurônios param de forma rítmica e depois sincronizada. A equipe também observou que o córtex dispara informações de volta ao tálamo, para que as informações sejam alimentadas de um lado para o outro de forma circular.
Em um estudo anterior do Dr. Aton e da equipe, eles experimentaram o impacto do sono no mecanismo cerebral por trás do processamento e consolidação de novas informações visuais.
Trabalhando com ratos, eles expuseram os animais a novos estímulos visuais e depois permitiram que eles dormissem. Após o sono, observaram os cientistas, os neurônios do córtex cerebral se tornaram mais ativos quando expostos aos mesmos estímulos visuais.
Ao mesmo tempo, se os roedores experimentavam privação do sono, os neurônios corticais eram incapazes de formar novas conexões e consolidar as novas informações.
Porém, no novo estudo, a Dra. Aton explica que ela e sua equipe estavam interessadas em descobrir o que aconteceria se realizassem um experimento inverso. Ela explica: “Nós imaginamos o que aconteceria se apenas interrompêssemos esse padrão de [brain] atividade sem acordar esses animais? “
No estudo recente, os pesquisadores inibiram os neurônios do córtex visual – isto é, a parte do córtex cerebral diretamente implicada no processamento de estímulos visuais – para interromper o padrão de feedback entre o tálamo e o córtex.
Isso foi feito porque os ratos estavam naturalmente adormecidos ou naturalmente acordados. Quando adormecido, a perturbação não acordou os animais.
Porém, durante o sono de ondas lentas do NREM, distorceu o ritmo normal de comunicação entre o córtex visual e o tálamo. Isso significa que a neuroplasticidade, ou a capacidade de formar novas conexões neurais para acomodar e consolidar novas informações, é afetada no córtex e, consequentemente, os camundongos são incapazes de consolidar a aprendizagem visual.
“A grande descoberta em nosso estudo”, diz o Dr. Aton, “é que, se você interromper a comunicação do córtex com o tálamo durante o sono de ondas lentas, isso interromperá completamente o ritmo das ondas lentas e a plasticidade no córtex visual. “
Ao mesmo tempo, os pesquisadores observaram que interromper o ciclo de retroalimentação do tálamo-córtex durante um estado de vigília ou durante outros estados de sono, como no sono rápido dos movimentos oculares, não teve impacto na plasticidade do córtex visual.
“Mas se você interromper esses padrões oscilatórios durante o sono de ondas lentas, verá um déficit. O que estamos pensando é que você precisa dessas grandes ondas de atividade para ter esse benefício do sono [on visual memory consolidation]. ”
Dra. Sara Aton
Para investigar a importância das “grandes ondas de atividade” – os padrões neurais de “estourar e pausar” durante o sono de ondas lentas – a principal autora do estudo, Jaclyn Durkin, que é estudante de doutorado no laboratório do Dr. Aton, monitorou a atividade neural nos ratos. córtex visual e núcleo geniculado lateral, que faz parte do tálamo especificamente envolvido na retransmissão de informações visuais.
Durkin monitorou a atividade neural nessas duas regiões-chave, enquanto expunha os animais a uma série de estímulos visuais. “Nestes ratos”, explica Durkin, “durante a experiência visual, vimos mudanças imediatas nos neurônios no tálamo, mas nada aconteceu no córtex visual”.
Ela acrescenta: “Essas ondas durante o sono subsequente aparentemente são capazes de transferir informações do tálamo para o córtex, e essas informações refletem o que esse animal acabou de ver”.
O próximo passo daqui, dizem os pesquisadores, será explorar que tipos de informações podem ser transmitidas ao córtex pelo tálamo por meio desse mecanismo.
Outra área importante para investigação será ver como a percepção visual e a memória são afetadas pela plasticidade dependente do sono.
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