AULA: The Role REM Sleep in Memory Corticalization
Autor: Wen-Biao Gan, PhD – Skirball Institute, New York University School of Medicine

O papel do sono REM na corticalização de memória

O sono tem um papel importante na aprendizagem e na consolidação da memória. Durante o sono, os neurônios envolvidos nas experiências de vigília são reativados em várias regiões do cérebro e as redes neuronais exibem vários padrões de atividade rítmica.

Dada a função crucial da atividade neuronal na plasticidade sináptica, o sono provavelmente modula conexões que são importantes para a formação da memória de longo prazo. No entanto, o papel do sono nas mudanças dependentes da experiência das conexões sinápticas permanece controverso.1

O cérebro tem uma capacidade extraordinária de armazenamento de memória, mas a forma como ele armazena novas informações sem interromper as memórias adquiridas anteriormente permanece desconhecida. Um estudo mostrou que diferentes tarefas de aprendizagem motora induzem picos dendríticos de Ca2+ em diferentes ramos apicais de neurônios piramidais no córtex motor de camundongos. Mostrou ainda que o aumento da atividade neuronal e a melhora do desempenho após o aprendizado de uma tarefa são interrompidos quando outra tarefa é aprendida. Essas descobertas indicam que a geração de picos de Ca2+ específicos para ramos dendríticos é crucial para o estabelecimento de uma plasticidade sináptica de longa duração, facilitando o armazenamento de informações associadas a diferentes experiências de aprendizagem.2

Muitos pesquisadores acreditam que o sono nos ajuda a consolidar nossas memórias. Yang et al.1 investigaram o papel do sono na mudança das estruturas cerebrais de camundongos. Quando os ratos aprenderam tarefas motoras, pequenas protuberâncias, ou “espinhas”, formaram-se em alguns dos ramos dendríticos de neurônios cerebrais específicos. Essas espinhas representam o correlato físico de uma memória. Mas os neurônios cresceram e mantiveram melhor essas espinhas quando os ratos dormiram depois de aprender a tarefa.1 

Esse estudo mostrou que o sono tem um papel fundamental na formação e manutenção de sinapses dependentes de aprendizagem em ramos dendríticos específicos, que contribuem para o armazenamento da memória.1

A reativação de neurônios específicos da tarefa durante o sono REM está envolvida na formação de novas sinapses após o aprendizado. A reativação neuronal durante o sono pode permitir a expressão de genes específicos críticos para o crescimento de novas conexões sinápticas.1

Em outra investigação, observou-se que o sono REM remove as espinhas dendríticas pós-sinápticas recém-formadas dos neurônios piramidais no córtex motor dos camundongos durante o desenvolvimento e o aprendizado. Essa eliminação dependente do sono REM facilita a formação subsequente de novas espinhas, permitindo que, quando uma nova tarefa motora é aprendida, o sono REM equilibre o número de novas espinhas formadas ao longo do tempo. 
Além disso, o sono REM também fortalece e mantém algumas espinhas recém-formadas que são críticas para o desenvolvimento do circuito neuronal e para a melhora comportamental após o aprendizado.3

Os picos de cálcio dendrítico que surgem durante o sono REM são importantes para a remoção e o fortalecimento de novas espinhas. 

Juntos, esses achados indicam que o sono REM tem funções multifacetadas no desenvolvimento do cérebro, aprendizagem e consolidação da memória, eliminando e mantendo seletivamente sinapses recém-formadas por meio de mecanismos dependentes do pico de cálcio dendrítico.3

Estudos recentes do córtex motor de camundongos mostraram que as espinhas são potencializadas se estiverem ativas no momento da geração do pico de Ca2+ dendrítico e despotencializadas se estiverem ativas antes dos picos de Ca2+. Um aumento nas concentrações de cálcio intracelular como resultado da geração de pico de Ca2+ poderia, portanto, influenciar uma cascata de sinalização e expressão gênica, as quais, por sua vez, regulam a plasticidade sináptica e a excitabilidade neuronal durante e após a expressão gênica do sono REM, que são importantes para a plasticidade sináptica durante o sono REM.3

Em resumo:1-3
  • O sono REM facilita a remodelação das conexões sinápticas em diversas regiões corticais, contribuindo, assim, para o desenvolvimento cortical e a consolidação da memória.
  • Picos de cálcio dendrítico e mecanismos dependentes do tempo de pico são provavelmente importantes para os efeitos do sono REM na plasticidade e na manutenção sináptica.