Ciência

Peixes Podem Oferecer Pistas Sobre Origem do Sono

Cientistas estudaram peixes-zebra a dormir e descobriram alguns padrões de atividade inesperadamente familiares.quinta-feira, 1 de agosto de 2019

Por Jenny Howard
De acordo com um novo estudo que analisou a atividade neural de minúsculos animais aquáticos, os peixes-zebra, como este adulto que vemos na imagem, parecem ter ciclos de sono semelhantes ao sono REM dos humanos.

Levou uma década de trabalho – e provavelmente algumas noites em branco – mas, pela primeira vez, investigadores identificaram padrões de sono nos cérebros de minúsculos peixes-zebra, e esses padrões parecem ser muito semelhantes aos da atividade cerebral dos humanos durante o sono.

Num estudo publicado recentemente na revista Nature, os cientistas encontraram evidências de padrões de sono semelhantes em peixes e mamíferos. Esta descoberta pode oferecer pistas sobre a evolução do sono nos nossos antepassados comuns, e pode ajudar-nos a compreender melhor a função biológica de dormir.

"Na neurociência, o sono é um mistério enorme", diz William Joiner (não participou no estudo), biólogo na Universidade da Califórnia, em San Diego, que estuda o sono em moscas-da-fruta. “Já foram feitos muitos trabalhos para tentar explicar a razão pela qual dormimos, mas ainda não temos uma resposta concreta.”

Filmagem de Grupo de Tubarões 'a Dormir'
Filmagem de Grupo de Tubarões 'a Dormir'

Para este novo estudo, a equipa usou técnicas avançadas de imagiologia para observar peixes-zebra a dormir, e descobriram que o pequeno ciclo entre os estados de sono destes peixes é semelhante ao dos humanos: movimento ocular rápido, ou sono REM, e sono não-REM. Este padrão já foi observado numa variedade enorme de mamíferos, aves e répteis, mas é a primeira vez que é observado num peixe.

Com base no conhecimento que temos das relações evolucionárias entre peixes e mamíferos, a equipa sugere que os estados de sono REM evoluíram há mais de 450 milhões de anos, fazendo deste tipo de sono um fenómeno biológico profundamente enraizado.

"Partilhamos uma costela com estes seres, mas não só", diz Philippe Mourrain, coautor do estudo e neurocientista na Universidade de Stanford. "Isto facilita a nossa compreensão sobre o sono e sobre o efeito que tem em nós próprios."

Outros especialistas afirmam que os métodos usados pelos autores deste trabalho estabelecem um novo padrão no estudo do sono, com Joiner a dizer que o estudo é “uma apresentação tecnológica excecional”. Mas há quem diga que o estudo revela pouco sobre a evolução do sono.

"Eu duvido que seja possível traçar uma linhagem direta entre peixes, ratos, pássaros, répteis e seres humanos", diz Paul Franken, neurocientista na Universidade de Lausanne, na Suíça, que estuda o sono nos ratos.

Dormir com os peixes
A simples observação do comportamento dos peixes-zebra revelou imediatamente aos cientistas que estes dormem. Mas o padrão mais elevado para estudar o sono é através da fisiologia, diz Franken.

O autor principal do estudo, Louis C. Leung, neurocientista na Universidade de Stanford, construiu o microscópio responsável pela complexa imagiologia usada no estudo. Grande parte da nossa atividade corporal é coreografada por uma intrincada rede de células nervosas, ou neurónios. Quando os neurónios estão ativos, os níveis de cálcio no seu interior sobem. Partindo deste princípio, os investigadores modificaram geneticamente o peixe-zebra para incluir uma proteína que brilhasse, com um tom verde fluorescente, na presença de cálcio, indicando que uma determinada zona do corpo estava ativa.

Depois, começou o trabalho a sério. A equipa concentrou-se em peixes-zebra com apenas duas semanas de idade, porque com essa idade os peixes são transparentes. Isso permitiu aos investigadores observar o cérebro e outras atividades corporais sem abrir o animal, ou implantar elétrodos, diz Leung.

“Ver para crer, é isso que adoro nesta tecnologia.”

por PAUL SHAW, UNIVERSIDADE DE WASHINGTON EM ST. LOUIS

A equipa imobilizou o minúsculo peixe com uma substância gelatinosa e colocou-o sob o microscópio. Depois, começaram a observar os seus principais componentes fisiológicos: atividade cerebral, frequência cardíaca, atividade muscular e movimento ocular.

Quase de imediato, os padrões de neurónios ativos e não-ativos começaram a destacar-se, revelando a “impressão digital” da atividade semelhante à dos ciclos de sono REM e não-REM.

“Fiquei quase sem respiração”, diz Leung.

Para confirmar que os padrões de atividade pertenciam realmente a um estado adormecido, os investigadores impediram que os peixes dormitassem, fazendo com que alguns dos peixes ficassem cheios de sono. Quando testaram os peixes privados de sono, encontraram os mesmos padrões neuronais. Para além disso, quando os peixes estavam num estado não-REM, os batimentos cardíacos desciam para metade e os músculos do corpo relaxavam.

Por outro lado, o cérebro do peixe-zebra, quando está acordado, é muito barulhento e os neurónios piscam de forma caótica, diz Leung.

Antepassado adormecido comum
Para muitos organismos, fatores ambientais como a temperatura influenciam a duração e a intensidade do sono – os humanos dormem mais em temperaturas mais baixas, por exemplo. Os mamíferos precisam de se termorregular, ajustando a temperatura do corpo para aquecer ou arrefecer, e a termorregulação tem sido associada ao sono. Mas como o estado de sono do peixe-zebra é semelhante ao nosso, isto sugere que este tipo de sono existia antes da evolução da termorregulação, argumenta a equipa.

No entanto, é difícil relacionar os resultados deste estudo com os mamíferos porque existe um tempo evolutivo extremamente longo entre os mamíferos e os peixes, diz Jerry Siegel, cientista do sono na Universidade da Califórnia, em Los Angeles. O sono é quase omnipresente nos animais, reconhece Siegel, mas varia muito nos mamíferos.

"Não podemos simplesmente afirmar que sono é sono", diz Siegel. Nos mamíferos, a duração do sono varia entre as 3 e as 20 horas por dia. O sono REM pode ser inexistente, como acontece com muitos cetáceos. Mas, em mamíferos como o ornitorrinco, pode constituir uma grande parte do sono, com uma duração de até 8 horas.

Para além disso, as assinaturas de sono foram observadas em peixes muito jovens, diz Siegel, e esses resultados não se aplicam necessariamente aos adultos. Em todo o reino animal, as crias dormem de maneira diferente dos progenitores.

Futuro do sono
Mas outros especialistas estão mais otimistas, sobretudo em relação às técnicas utilizadas no trabalho. As assinaturas neurais "não precisavam de estar lá no peixe, mas eles encontraram-nas", diz Paul Shaw (não fez parte do estudo), cientista do sono na Universidade de Washington em Saint Louis. “Eu acho que isto é surpreendente. É extremamente interessante!”

Shaw e outros especialistas elogiam especificamente a imagiologia detalhada usada na observação do sono a esta escala.

“Ver para crer, é isso que eu adoro nesta tecnologia”, diz Shaw. “Não precisamos de fazer deduções sobre o sono (neste estudo).”

Este avanço pode ser particularmente valioso para os profissionais de saúde que tentam formular novos medicamentos para combater a crescente epidemia de privação de sono que existe em muitos países. Medicamentos que melhorem o sono podem proporcionar algum alívio para as pessoas que lutam desesperadamente para descansar. Com uma implementação futura destas técnicas, podemos melhorar a triagem de medicamentos e verificar se ativam as células corretas, e talvez estes pacientes acordem revigorados, diz Leung.

“O facto de conseguirmos ver neurónios individuais num animal vivo, e observar a forma como respondem a medicamentos diferentes, é incrível”. diz Franken. “É um avanço extraordinário.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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