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.¹

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.¹

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.

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.