Creierul poate împrumuta funcții ale somnului fără să adoarmă complet

Un studiu publicat în Nature Neuroscience arată că cercetătorii au reușit să inducă, în creierul unor șoareci treji, un tipar de activitate neuronală specific somnului profund. Intervenția a redus local nevoia ulterioară de somn și a protejat performanța animalelor într-un test de memorie.

Rezultatul deschide o întrebare care până acum aparținea mai degrabă biologiei animalelor capabile să doarmă cu o singură emisferă: ar putea creierul să îndeplinească unele funcții ale somnului fără ca întregul organism să adoarmă?

Răspunsul studiului este prudent și limitat: aparent da, în anumite circuite ale creierului unui șoarece și cu ajutorul unei intervenții experimentale invazive.

Dar nu este o metodă prin care oamenii ar putea renunța la somn.

O parte din creier a primit ritmul somnului profund

În timpul somnului non-REM profund, neuronii corticali alternează sincron între perioade de activitate și scurte momente de tăcere. Cercetătorii le numesc perioade „on” și „off”.

Acest ritm produce undele lente observate pe electroencefalogramă și este asociat cu reducerea presiunii de somn, reorganizarea conexiunilor dintre neuroni și consolidarea memoriei.

Echipa de la University of Wisconsin–Madison a folosit optogenetica, o tehnică prin care activitatea anumitor neuroni poate fi controlată cu ajutorul luminii, pentru a reproduce acest tipar într-o zonă corticală a unor șoareci aflați în stare de veghe.

Animalele rămâneau treze și se puteau mișca. Local însă, neuronii intrau repetat în scurtele pauze electrice caracteristice somnului.

După cinci ore de privare de somn, inducerea acestor perioade timp de aproximativ 30 de minute a redus activitatea lentă și sincronizarea neuronală din somnul care a urmat, dar numai în regiunea cerebrală stimulată. Cu alte cuvinte, zona respectivă părea să fi achitat deja o parte din „datoria” de somn.

Nu e suficient ca neuronii să fie pur și simplu „opriți”

Cercetătorii au testat și o explicație mai simplă: poate că reducerea activității neuronale, indiferent de forma ei, era suficientă pentru a diminua nevoia de somn.

Atunci când neuronii au fost inhibați continuu, fără alternanța ritmică dintre perioadele „on” și „off”, efectele nu au mai apărut. Presiunea locală de somn nu s-a redus, iar sincronizarea neuronală din somnul ulterior nu s-a modificat semnificativ.

Nu tăcerea în sine părea să conteze, ci ritmul.

Această diferență întărește ipoteza că undele lente ale somnului nu sunt doar un semn exterior al odihnei cerebrale. Ele ar putea participa direct la procesele prin care rețelele neuronale își reduc suprasolicitarea acumulată în timpul stării de veghe.

Modificări asemănătoare celor produse de câteva ore de somn

La nivel molecular, regiunile stimulate au prezentat niveluri mai mici ale unor receptori AMPA care conțin subunitatea GluA1, markeri folosiți pentru estimarea forței conexiunilor excitatorii dintre neuroni.

Potrivit autorilor, direcția și amploarea modificărilor au fost asemănătoare celor observate după șase până la șapte ore de somn natural.

Această „slăbire” selectivă a conexiunilor nu înseamnă că memoria este ștearsă. Creierul acumulează în timpul zilei nenumărate modificări sinaptice, iar somnul pare să reducă o parte din zgomotul biologic, păstrând în același timp circuitele importante pentru învățare.

Fără această recalibrare, rețelele neuronale riscă să ajungă saturate și mai puțin capabile să înregistreze informații noi.

Memoria a fost protejată, dar într-un test foarte specific

Într-o altă etapă a experimentului, șoarecii au fost supuși unui test de recunoaștere a texturii podelei. După ce au învățat configurația spațiului, un grup a fost lăsat să doarmă, iar altul a fost ținut treaz timp de o oră.
Așa cum era de așteptat, animalele private de somn au obținut rezultate mai slabe în ziua următoare.

La șoarecii care au rămas treji, dar ale căror cortexuri motor și senzorial au primit perioadele neuronale „on” și „off”, performanța a revenit la un nivel apropiat de cel al animalelor care dormiseră.

Efectul nu trebuie generalizat însă la întreaga memorie. Testul folosit depinde în principal de circuite senzoriale și motorii, nu de procesele complexe, distribuite în întregul creier, prin care oamenii consolidează amintiri, limbaj sau experiențe autobiografice.

Un experiment despre funcțiile somnului, nu un înlocuitor pentru el

Studiul a fost realizat pe șoareci modificați genetic, cu electrozi și fibre optice implantate în creier. Procedura nu poate fi transferată direct oamenilor și nu reprezintă o intervenție pregătită pentru utilizare clinică.

Autorii subliniază, de asemenea, că somnul complet implică mult mai mult decât reglarea locală a câtorva rețele neuronale. Deconectarea temporară de mediul exterior permite comunicarea și reorganizarea unor circuite distribuite în întregul creier.

Somnul influențează metabolismul, imunitatea, funcția cardiovasculară, reglarea emoțiilor și numeroase alte procese pe care stimularea unei zone corticale nu le poate reproduce.

Descoperirea nu face somnul mai puțin necesar. Îl desface însă, pentru câteva clipe, în mecanismele sale componente și arată că unele dintre ele pot fi declanșate local, într-un creier care rămâne treaz.