Mas a equipe queria examinar o papel dos astrócitos em detalhes mais finos, perguntando como essas células exercem sua influência e quais aspectos do sono eles gerenciam
Os astrócitos influenciam quanto tempo, e quão profundamente, os ratos dormem, relata um novo estudo de pesquisadores da UCSF.
Para algo que passamos um terço de nossas vidas fazendo, ainda entendemos muito pouco sobre como o sono funciona - por exemplo, por que algumas pessoas podem dormir profundamente através de qualquer perturbação, enquanto outras regularmente se afastam e giram por horas todas as noites? E por que todos nós parecemos precisar de uma quantidade diferente de sono para nos sentirmos descansados?
Durante décadas, os cientistas têm olhado para o comportamento dos neurônios do cérebro para entender a natureza do sono. Agora, porém, pesquisadores da UC São Francisco confirmaram que um tipo diferente de célula cerebral que recebeu muito menos estudo - astrócitos, nomeados por sua forma semelhante a uma estrela - pode influenciar quanto tempo e quão profundamente os animais dormem. As descobertas podem abrir novos caminhos para explorar terapias de distúrbios do sono e ajudar os cientistas a entender melhor as doenças cerebrais ligadas a distúrbios do sono, como alzheimer e outras demências, dizem os autores.
"Este é o primeiro exemplo em que alguém fez uma manipulação aguda e rápida de astrócitos e mostrou que ele era capaz de realmente afetar o sono", disse Trisha Vaidyanathan, primeira autora do estudo e estudante de pós-graduação em neurociências na UCSF. "Isso posiciona os astrócitos como um jogador ativo no sono. É realmente emocionante.
Quando estamos acordados, nossos cérebros são um Babel de vozes neuronais desarticuladas conversando entre si para nos permitir trabalhar através das tarefas diárias da vida. Mas quando dormimos, as vozes dos neurônios sinalizadores se fundiram em um coro unificado de explosões, que os neurocientistas chamam de atividade de ondas lentas. Pesquisas recentes sugeriram que os astrócitos, não apenas neurônios, podem ajudar a desencadear esse interruptor.
Compreendendo cerca de 25 a 30% das células cerebrais, os astrócitos são um tipo de célula gliais chamada que cobre o cérebro com incontáveis tendões espessos. Esta cobertura permite que cada astrócito individual ouça dezenas de milhares de sinapses, os locais de comunicação entre os neurônios. As células abundantes se conectam entre si através de canais especializados, que os pesquisadores acham que pode permitir que astrócitos localizados em todo o cérebro funcionem como uma rede unificada. Os astrócitos hiperconectados e onipresentes podem ser capazes de conduzir a sinalização sincronizada em neurônios, como sugerido pelo novo estudo, publicado em 17 de março de 2021, na eLife.
"Isso poderia nos dar novas percepções não apenas sobre o sono, mas sobre doenças em que a desregulação do sono é um sintoma", disse a autora sênior do estudo, Kira Poskanzer, PhD, professora assistente do Departamento de Bioquímica e Biofísica da UCSF. "Talvez algumas doenças estejam afetando os astrócitos de uma maneira que não pensou antes."
Poskanzer e sua equipe rastrearam mudanças na atividade de ondas lentas no cérebro de camundongos enquanto manipulavam astrócitos usando uma droga que pode ligar as células em animais geneticamente modificados. A atividade de ondas lentas pode ser representada da mesma forma que vibrações de um terremoto são riscadas em um sismógrafo. Quando o cérebro está acordado, os traços resultantes são tipicamente um rabisco denso de movimentos curtos e irregulares. Mas quando a atividade de ondas lentas começa durante certos estágios de sono, o sinal diminui, looping preguiçosamente para cima e para baixo para criar um traço com vales profundos e picos altos. Os pesquisadores descobriram que disparar astrócitos levou a uma atividade de ondas mais lentas — e, portanto, o sono — nos camundongos.
Mas a equipe queria examinar o papel dos astrócitos em detalhes mais finos, perguntando como essas células exercem sua influência e quais aspectos do sono eles gerenciam.
Além das junções especializadas que se juntam aos astrócitos vizinhos, essas células são cravejadas de uma variedade de moléculas receptoras que lhes permitem responder a sinais vindos de neurônios e outros tipos de células ao seu redor. No estudo, a equipe sequestrou duas dessas moléculas - chamadas de receptores Gi e Gq - e descobriu que cada uma delas parecia controlar um aspecto distinto do sono. Ativar receptores Gq fez os animais dormirem mais, mas não mais profundamente, de acordo com as medições de ondas lentas, enquanto os receptores Gi engajados colocam em um sono muito mais profundo sem afetar a duração do sono.
"Profundidade e duração são aspectos do sono que muitas vezes são relados e agrupados até mesmo na neurociência", disse Vaidyanathan. "Mas separar esses diferentes aspectos e como eles são regulados será importante para criar tratamentos de sono mais específicos."
A equipe também descobriu que a atividade de astrócitos tem longo alcance através do cérebro: desencadear astrócitos em uma parte do córtex poderia afetar o comportamento neuronal em um ponto distante. Os pesquisadores estão ansiosos para olhar mais para a extensão dessa influência e continuar a estudar como diferentes receptores astrócitos trabalham juntos para impactar o sono, diz Poskanzer.
"O que as pessoas estão perdendo porque estão ignorando esse grupo de células?", Perguntou ela. "As perguntas que não foram respondidas até agora na neurobiologia do sono - talvez não tenham sido respondidas porque não estamos procurando nos lugares certos."
Autores: Kira Poskanzer é a autora sênior e correspondente, e Trisha Vaidyanathan é a primeira autora do estudo. Outros autores foram Max Collard, Sae Yokoyama e Michael E. Reitman, todos da UCSF.
Financiamento: A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (R01NS099254, R01MH121446, R21DA048497), Fundação Nacional de Ciência (CAREER 1942360) e a UcSF Genentech Fellowship.
“Cortical astrocytes independently regulate sleep depth and duration via separate GPCR pathways” by Kira Poskanzer et al. eLife
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