Competição inter-hemisférica durante o sono

Nature volume 616, páginas 312–318 (2023)Cite este artigo

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A nossa compreensão das funções e mecanismos do sono permanece incompleta, refletindo a sua complexidade cada vez mais evidente1,2,3. Da mesma forma, os estudos da coordenação inter-hemisférica durante o sono4,5,6 são muitas vezes difíceis de conectar com precisão aos circuitos e mecanismos conhecidos do sono. Aqui, registrando a partir da claustra de dragões barbudos adormecidos (Pogona vitticeps), mostramos que, embora os inícios e deslocamentos do movimento rápido dos olhos (REMP) e do sono de ondas lentas de Pogona sejam coordenados bilateralmente, esses dois estados de sono diferem marcadamente. na sua coordenação interclaustral. Durante o sono de ondas lentas, as claustras produzem ondulações de ondas agudas independentemente umas das outras, sem demonstrar coordenação. Por outro lado, durante o sono REMP, os potenciais produzidos pelas duas claustras são precisamente coordenados em amplitude e tempo. Esses sinais, no entanto, não são síncronos: um lado está à frente do outro em cerca de 20 ms, com o lado líder alternando normalmente uma vez por episódio REMP ou entre episódios sucessivos. O claustro principal expressa a atividade mais forte, sugerindo competição bilateral. Esta competição não ocorre diretamente entre os dois hemisférios claustra ou telencefálico. Em vez disso, ocorre no mesencéfalo e depende da integridade de um núcleo GABAérgico (produtor de ácido γ-aminobutírico) do complexo ístmico, que existe em todos os vertebrados e é conhecido nas aves por estar subjacente à atenção de baixo para cima e ao controle do olhar. Estes resultados revelam que existe uma competição do tipo “o vencedor leva tudo” entre os dois lados do cérebro de Pogona, que se origina no mesencéfalo e tem consequências precisas para a atividade e coordenação do claustro durante o sono REMP.

Em mamíferos, os eletroencefalogramas corticais durante o sono podem ser decompostos em sono de movimentos oculares rápidos (REM), que é caracterizado por sinais eletroencefalográficos dessincronizados acompanhados de movimentos oculares rápidos7,8,9, e sono não REM (NREM), que é caracterizado pela atividade de ondas lentas (e, portanto, também é chamado de sono de ondas lentas (SW)). Em roedores e humanos, o sono NREM tem sido implicado na reativação e consolidação de certas formas de memórias10,11,12,13. As possíveis funções do REM, no entanto, permanecem em grande parte especulativas (por exemplo, desaprendizado14), embora algumas evidências15,16,17 sugiram uma possível ligação com a memória emocional. O sono bifásico também existe em aves18, répteis19,20,21 e peixes22, sugerindo a possibilidade de raízes comuns (pelo menos tão antigas quanto a linhagem dos vertebrados (500 milhões de anos)). (Padrões de sono bifásicos também foram observados em alguns invertebrados23). Se assim for, abordagens comparativas em sistemas que representem diversas linhagens animais poderão ajudar-nos a compreender melhor não só a evolução do sono, mas também as suas funções e fundamentos mecanicistas.

Em Pogona vitticeps, um lagarto agamida diurno, as duas fases de um ritmo eletrofisiológico regular do sono (conforme registrado na crista ventricular dorsal ou DVR) consistem em potenciais de campo locais dominados por ondulações de ondas agudas que ocorrem irregularmente a cada 0,5–2 s por cerca de um minuto, seguida por atividade mais rápida, semelhante à da vigília, que ocorre simultaneamente com movimentos rápidos dos olhos19, também por cerca de um minuto. Esses dois modos de atividade se alternam regularmente durante a noite19. Devido às semelhanças entre essas duas fases eletrofisiológicas do sono e o sono SW e REM dos mamíferos, nós as identificamos como do tipo SW e do tipo REM (daqui em diante respectivamente denominadas SW e REMP). (Observe que nossa nomenclatura é descritiva e não implica necessariamente, por falta de conhecimento neste momento, identidade funcional ou mecanicista com os estados de sono dos mamíferos). As características dominantes da atividade SW no DVR - as ondulações das ondas agudas - são produzidas no claustro e são detectáveis ​​no DVR adjacente como uma onda em propagação . Aqui nos propusemos a examinar a natureza dos sinais REMP em Pogona, usando gravações eletrofisiológicas in vivo. Registrando simultaneamente a claustra esquerda e direita, observamos diferenças na natureza da coordenação inter-hemisférica entre o sono SW e REMP. Estas diferenças, por sua vez, revelaram uma competição contínua entre os dois hemisférios durante o sono REMP - mas não durante o sono SW - e identificaram um papel para um par de núcleos pré-ístmicos do mesencéfalo, que até agora não se sabia que estavam envolvidos no sono.