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Os estudos avançam a compreensão da desconexão sensorial durante o sono e a anestesia

Durante o sono e sob a anestesia, nós respondemos raramente a estímulos externos como sons mesmo que nossos cérebros permaneçam altamente activos.

Agora, uma série de estudos novos por pesquisadores na faculdade do Sackler da universidade de Tel Aviv de medicina e na escola de Sagol da neurociência encontra, entre outras descobertas importantes, que noradrenaline, um neurotransmissor segregado em resposta ao esforço, mentiras no centro de nossa capacidade “cortada” nossas respostas sensoriais e dorme sadia.

“Nestes estudos, nós usamo-nos as aproximações diferentes, novas para estudar a filtração da informação sensorial durante o sono e os mecanismos do cérebro que determinam quando nós despertamos em resposta aos eventos externos,” explicam o prof. Yuval Nir, que conduziu a pesquisa para os três estudos.

O primeiro estudo, publicado no jornal da neurociência o 1º de abril e conduzido pelo estudante doutoral Yaniv Sela da tau, questiona a ideia geralmente aceitada que o thalamus -- uma estação retransmissora importante para sinais sensoriais no cérebro -- é responsável para obstruir a transmissão dos sinais ao córtice cerebral.

“A parada programada da porta thalamic não é compatível com nossos resultados,” diz Sela cujo o estudo compara como os neurônios em regiões diferentes do cérebro respondem aos sons simples e complexos quando adormecidos ou acordados.

Usar o rato modela, encontrou que as respostas dos neurônios no córtice auditivo eram similares quando os roedores estavam acordados ou adormecidos. Mas quando examinou o córtice perirhinal, relativo às associações conscientes complexas da percepção e da memória, encontrou que os neurônios mostraram umas respostas muito mais fracas durante o sono.

“A análise básica do som permanece durante o sono, mas o cérebro do sono tem o problema criar uma percepção consciente do estímulo,” Sela adiciona. “

Também, quando nós encontramos que a inicial e as respostas rápidas estão preservadas no sono, aqueles que ocorrem mais tarde e exigem uma comunicação entre regiões diferentes no córtice são interrompidos extremamente.”

O segundo estudo, publicado o 8 de abril em avanços da ciência, encontra que o coeruleus do locus, uma região minúscula do brainstem e a fonte principal de secreções no cérebro, jogos do noradrenaline um papel fundamental em nossa capacidade para desligar do ambiente durante o sono.

Conduzido pelo estudante doutoral Hanna Hayat da tau no laboratório do prof. Nir, a pesquisa foi conduzida em colaboração com o prof. Tony Pickering da universidade de Bristol, o prof. Ofer Yizhar do instituto de Weizmann e o prof. Eric Kremer PF a universidade de Montpellier.

A capacidade para desligar do ambiente, em uma maneira reversível, é uma característica central do sono, nossos resultados mostra claramente que o sistema do noradrenaline do coeruleus do locus joga um papel crucial nesta desconexão mantendo um muito de baixo nível da actividade durante o sono.”

Hanna Hayat, estudante doutoral, universidade de Tel Aviv

Com a finalidade da pesquisa, os cientistas usaram modelos do rato para determinar o nível de actividade do coeruleus do locus durante o sono e que soa, eventualmente, seria responsável para acordar os roedores.

Encontraram que os níveis de variação dos ratos de actividade do coeruleus do locus prevêem exactamente se os animais despertariam em resposta aos sons.

A equipe silenciou então a actividade do coeruleus do locus com o optogenetics, que os chicotes de fios se iluminam para controlar a actividade neuronal, e para encontrar que os ratos não despertaram prontamente em resposta ao som.

“Quando nós aumentamos a actividade do noradrenaline do locus-coeruleus quando um som jogado no fundo, os ratos acordou mais freqüentemente na resposta, mas quando nós diminuímos a actividade do coeruleus do locus e jogamos o mesmo som no fundo, os ratos somente acordaram raramente,” diz Hayat.

“Assim nós podemos dizer que nós identificamos “um selector poderoso” esse controles a profundidade do sono apesar dos estímulos externos.”

“Importante, nossos resultados sugerem que hyperarousal em alguns indivíduos que dormem levemente, ou durante períodos de esforço, talvez um resultado da actividade continuada do noradrenaline durante o sono quando deve somente haver a actividade mínima.”

O terceiro estudo, publicado o 12 de maio nas continuações da Academia Nacional das Ciências (PNAS), conduzidas comum pelo Dr. Aaron Krom do centro médico da universidade hebréia de Hadassah e estudante doutoral Amit Marmelshtein do estudante doutoral da tau da tau, centra-se sobre nossa resposta à anestesia e encontra-se que o efeito o mais significativo da perda--consciência é o rompimento de uma comunicação entre regiões corticais diferentes.

O estudo era o fruto de uma colaboração entre o prof. Nir, o prof. Itzhak Fried e o Dr. Ido Strauss da faculdade do Sackler da tau de medicina e do centro médico de Tel Aviv Sourasky, e de uma equipe na universidade de Bona.

“Apesar do uso corrente da anestesia na medicina, nós ainda não compreendemos como a anestesia conduz à perda de consciência; isto é considerado uma questão aberta principal na pesquisa biomedicável,” explica o Dr. Krom.

Para a pesquisa, os cientistas gravaram a actividade de cérebro dos pacientes da epilepsia que tinham mostrado previamente pouco a nenhuma resposta às intervenções da droga. Os pacientes foram hospitalizados por uma semana e implantados com eléctrodos para localizar onde no cérebro suas apreensões originaram.

Foram anestesiados então para a remoção de seus eléctrodos e sua actividade do neurônio gravou quando escutaram sons através dos auscultadores.

Foram pedidos para executar para baixo uma tarefa até que perderam a consciência, que que permitiu os pesquisadores examinassem como sua actividade de cérebro mudou, aos neurônios individuais, em resposta aos sons no momento onde mesmo perderam a consciência.

“Nós encontramos que a perda--consciência interrompeu uma comunicação entre as regiões corticais tais isso soa respostas provocadas no córtice auditivo preliminar, mas não conduzem confiantemente respostas em outras regiões do córtice,” adiciona Marmelshtein.

“Este é o primeiro estudo para examinar como a anestesia e a perda de consciência afectam respostas sensoriais em uma definição dos neurônios individuais nos seres humanos.”

“Nós esperamos que nossos resultados guiarão a pesquisa futura, assim como tentativas de melhorar a anestesia e desenvolver os instrumentos que podem monitorar o nível de consciência na anestesia e nos outros estados de consciência alterada tais como estados vegetativos e a demência severa.”

“Estes estudos avançam nossa compreensão da desconexão sensorial durante o sono e a anestesia,” conclui o prof. Nir. Do “os distúrbios sono são um problema de saúde principal e são freqüentes no envelhecimento, assim como em desordens neurológicas e psiquiátricas.”

“É importante testar se nossos resultados em níveis de variação do noradrenaline podem explicar hyperarousal que caracteriza condições tais como perturbações da ansiedade e PTSD e se assim para construir nestes resultados para desenvolver métodos novos para melhorar a qualidade do sono.”

Source:
Journal reference:

Krom, A.J., et al. (2020) Anesthesia-induced loss of consciousness disrupts auditory responses beyond primary cortex. Proceedings of National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.1917251117.