Você já se perguntou o que acontece dentro de seu cérebro quando você fica acordado por um dia, uma noite e outro dia, antes de finalmente ir dormir? Bem, acabamos de descobrir.

Tem sido conhecido há muitos anos que quão sonolentos estamos, quão bem podemos somar números, prestar atenção ou conduzir uma tarefa de memória de trabalho depende de quanto tempo estamos acordados e a hora do dia. Normalmente, se ficarmos acordados durante um período de dois dias (um dia, uma noite e depois o dia seguinte), as primeiras 16, aproximadamente, são de vigília - o desempenho é bom e não muda muito.

Mas então, à medida que entramos na "noite biológica", como indica o aumento do hormônio melatonina, o desempenho se deteriora rapidamente e atinge um mínimo em torno de 6-8am na manhã seguinte. No segundo dia, o desempenho pode ficar um pouco melhor (mas ainda bem abaixo do primeiro dia) e só retorna ao normal, níveis básicos após uma boa noite de sono.

A principal característica deste cronograma de desempenho é que ele não se deteriora linearmente com base em quanto tempo você está acordado, mas é modulado pela hora do dia. Na verdade, sabemos agora que na verdade não é a “hora do dia”, mas a “hora biológica interna do dia” que causa os efeitos da perda do sono. No nível comportamental, então, a função cerebral é determinada pelos efeitos combinados da ritmicidade circadiana e da homeostase do sono - a pressão do sono que se acumula durante a vigília e se dissipa durante o sono.

Ritmo circadiano

A ritmicidade circadiana pode ser observada em muitos aspectos do comportamento e da fisiologia e é gerada por relógios circadianos em quase todas as células do cérebro e do corpo. Localmente, esses ritmos são gerados por um loop de feedback de proteínas relógio em genes relógio que expressam informação genética que é então traduzida em proteínas

Todos esses relógios - incluindo relógios cerebrais - são sincronizados por um diretor / condutor central localizado em uma área do cérebro chamada núcleo supraquiasmático no hipotálamo. Esta área do cérebro também impulsiona o ritmo da melatonina no sangue e na saliva.

Então, como funciona essa ação combinada da ritmicidade circadiana e da homeostase do sono? Bem, durante o dia biológico, o relógio circadiano gera um sinal de alerta ou alerta que se torna mais forte à medida que o dia avança e atinge a força máxima à noite. Isso pode parecer um pouco paradoxal, mas esse sinal precisa se tornar mais forte à medida que o dia avança porque a pressão do sono também aumenta à medida que estamos acordados - então, algo precisa nos manter alertas.

Mas à medida que entramos na noite biológica, a vigília que promove o sinal circadiano se dissipa e se transforma em um sinal de promoção do sono com uma força máxima em torno de 6-8am. Novamente, isso pode parecer um pouco paradoxal, mas sob condições normais quando dormimos à noite, isso vem a calhar porque o sinal de promoção do sono nos permite continuar a dormir bem mesmo depois de seis ou sete horas quando a pressão do sono se dissipou.

Os problemas surgem quando ficamos acordados à noite e no dia seguinte, no entanto. Durante a noite, a pressão do sono permanece alta e até aumenta porque estamos acordados. O sinal circadiano já não se opõe a essa pressão e lutamos para ficar acordados e realizar. No dia seguinte, o relógio circadiano, que ainda marca se estamos dormindo ou não, começa a promover sinais de alerta novamente, tornando-se um pouco mais fácil de executar e ficar acordado.

O que isso parece no cérebro?

Tudo isso é bom e bom e faz sentido. De fato, esse modelo de trabalho é amplamente aceito pelo que vimos acontecer quando se trata de comportamento. Mas o que combina essa ação do ritmo circadiano e da homeostase do sono no cérebro humano?

Nossa equipe de pesquisadores, da Universidade de Liège e da Universidade de Surrey, escaneava os cérebros de pessoas 33 usando ressonância magnética funcional (fMRI) - que dá uma imagem detalhada dos níveis de atividade neuronal em todo o cérebro - que eram privados de sono dois dias e após um período de recuperação do sono. Também medimos os níveis de melatonina para ter um bom indicador do tempo biológico interno, que varia entre os indivíduos. Nossos resultados são publicado na Science.

Para cada participante, as imagens cerebrais 13 foram obtidas enquanto estavam realizando uma tarefa simples de tempo de reação. Doze imagens cerebrais foram coletadas durante a privação do sono, às vezes caracterizada por aquelas rápidas mudanças previamente observadas para o desempenho à noite e pela manhã. A décima terceira imagem foi tirada após o sono de recuperação.

A atividade em várias regiões cerebrais e, em particular, nas áreas subcorticais (como o tálamo, um importante centro de transmissão de informação ao córtex), seguia um padrão rítmico (circadiano) de 24-hora, cujo tempo, surpreendentemente, variava nas regiões cerebrais. Outras regiões do cérebro - em particular, áreas do cérebro frontal, incluindo áreas de associação de ordem superior - mostrou uma redução na atividade com o tempo acordado, seguido de um retorno aos níveis de privação pré-sono após a recuperação do sono. Algumas regiões do cérebro exibiram um padrão que era uma combinação de um padrão rítmico e um declínio associado ao tempo de vigília.

Ainda mais surpreendente, esses efeitos da perda de sono na atividade cerebral foram muito mais difundidos quando os participantes realizaram uma tarefa simples de tempo de reação em comparação a uma tarefa mais complexa e dependente de memória.

O que tudo isso significa é que várias regiões do cérebro parecem ser diferentemente afetadas pela perda do sono e pelo ritmo circadiano, e em geral os resultados demonstram a penetração desses efeitos, mas também a similaridade e a natureza local dessas influências.

A variedade de respostas cerebrais mostra quão complexos são os mecanismos pelos quais o cérebro responde à perda de sono. Isso nos ajuda a entender como o cérebro pode manter o desempenho durante o dia e a noite. Esses resultados podem tranquilizar os trabalhadores em turnos e as pessoas que trabalham por longas horas lutando para prestar atenção e se concentrar em seu trabalho, especialmente nas primeiras horas da manhã. Sim, seu cérebro vai ser diferente à noite do que durante o dia. Eles também sugerem que, se você está trabalhando até tarde, pode ser melhor envolvê-lo, dormir um pouco e começar de novo pela manhã.

Pode até mesmo nos ajudar a entender melhor por que muitos sintomas em condições psiquiátricas e neurodegenerativas aumentam e diminuem, e por que no início da manhã após uma noite sem dormir lutamos para manter a atenção, enquanto que à noite não é um problema.

Sobre o autor

Derk-Jan Dijk, professor de sono e fisiologia e diretor do Surrey Sleep Research Center, Universidade de Surrey

Pierre Maquet, diretor de pesquisa da Cyclotron Research, Université de Liège

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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