Sonhos do Neuro: 2012
Humanos podem aprender dormindo!
Pelo menos essa é a principal informação do artigo publicado recentemente na revista Nature. O título vai direto ao ponto "Humans can learn new information during sleep" (Humanos podem aprender informações novas durante o sono). O grupo de pesquisadores israelenses demonstrou que mesmo dormindo humanos podem aprender algo, um simples condicionamento entre um som e um cheiro!
Mas como assim, um condicionamento durante o sono? E como é que isso foi feito? Como medir a resposta (aprendizado) enquanto uma pessoa dorme?
Ainda na década de 20 Ivan Pavlov percebeu que cães poderiam condicionar o som de uma campainha com a chegada de comida. Para isso ele apresentava aos cães o som de uma campainha e em seguida alimentava os animais. Pavlov fez isso seguidas vezes até o momento que bastava apenas apresentar o som para que os animais começassem a salivar, antecipando a chegada da comida. Esse tipo de aprendizado foi chamado de reflexo condicionado e deu origem a uma série de estudos que futuramente, graças a influência de Skinner, deu origem à linha behaviorista da psicologia.
Adicionalmente, o condicionamento pode ser positivo, ou quando o reforço é positivo (som + comida = positivo) pode ser negativo (som + choque = negativo) ou ainda parcialmente positivo (som + cheiro agradável ou desagradável = parcialmente positivo).
Pois bem, o grupo israelense decidiu avaliar se era possível realizar um condicionamento parcialmente positivo ao som em resposta à dois tipos de cheiro, um prazeroso e outro desagradável em humanos enquanto os sujeitos dormiam!
Refletindo um pouco, o que acontece quando se é exposto à um cheiro prazeroso? Normalmente realiza-se uma inspiração profunda, o oposto ocorre quando o odor é desagradável. E quando se está dormindo? Bom a Figura 1 responde bem o questionamento! A relação entre tipo de cheiro e inspiração permanece a mesma de quando se está acordado.
Figura 1. Pressão no nariz normalizada para dois tipos de odores, um desagradável e outro prazeroso. Note que a pressão no nariz era maior para cheiros prazerosos.
E será que além de responderem diferente aos diferentes cheiros os sujeitos seriam capazes de fazer a associação som-cheiro? Sim! É possível! E na figura 2 estão representadas as respostas aos sons previamente associados aos odores! Incrível não?
Figura 2. Curva de aprendizado para 5 respostas à sons previamente pareados à odor prazeroso (azul) e desagradável (marrom).
Além de demonstrar que é possível realizar condicionamento parcialmente positivo ao som durante o sono o estudo demonstra que esse aprendizado persiste ao longo da noite e também no dia seguinte. É a primeira evidência de aprendizado durante o sono e a permanência dessa informação durante a vigília.
As implicações desse trabalho são diversas, no que cabe a este blog o mais interessante é que além de demonstrar o aprendizado o trabalho reforça os resultados apresentados em estudos que tentam manipular a consolidação sono-dependente de memórias por meio de estímulos externos (som ou cheiro) durante o sono.
Para quem ainda pensa que o cérebro "desliga" enquanto dorme está na hora de repensar seus conceitos e atualizar suas informações.
Arzi A, Shedlesky L, Ben-Shaul M, Nasser K, Oksenberg A, Hairston IS, & Sobel N (2012). Humans can learn new information during sleep. Nature neuroscience, 15 (10), 1460-5 PMID: 22922782
Postado por Felipe Beijamini às 17:44
Marcadores: Aprendizado, Memória, Sono
Música durante o sono mexendo com o aprendizado
Tem novidade no mundo dos neurocientistas do sono e memória! Mais um trabalho indica que pode ser possível mexer com a consolidação da memória durante o sono!
Eu já escrevi sobre isso aqui quando contei a história do trabalho de um grupo de alemães que conseguiu reforçar a consolidação de uma memória usando estímulos olfativos durante o treino e durante o sono dos participantes.
Agora a novidade vem de um grupo independente de pesquisadores dos Estados Unidos. A hipótese testada foi: "a habilidade de produzir uma melodia (treinada previamente) pode ser influenciada por pistas auditivas apresentadas durante o sono".
É quase como dizer para um pianista treinar uma peça acordado e dormir ouvindo tal peça irá melhorar seu desempenho no dia seguinte!
Para fazer isso músicos treinaram duas melodias em uma espécie de "Guitar Hero" adaptado, e após o treino dormiram uma soneca de 90min. Quando os indivíduos atingiram sono de ondas lentas os pesquisadores colocaram para tocar o som de uma das melodias treinadas. Depois de acordados os sujeitos foram testadas para as duas melodias. E aí? Sacou o experimento? Adivinhe só qual melodia os sujeitos executaram com maior precisão depois do sono?
Acertou quem disse que foi àquela repetida enquanto os caras dormiam! Esse resultado é fantástico, pode parecer apenas mais uma peça de um quebra-cabeças gigantesco, mas é mais uma evidência para o papel do sono na consolidação do aprendizado!
As implicações são diversas, quem sabe se num futuro próximo será possível usar isso para melhorar o desempenho de músicos profissionais? Ou até extrapolar para outras habilidades?
Update 17/08: O leitor Cleanto Fernandes deixou nos comentários um link para acesso de um vídeo do estudo, publicado na página pessoal do professor Paller. Clique para assistir o vídeo.
Antony JW, Gobel EW, O'Hare JK, Reber PJ, & Paller KA (2012). Cued memory reactivation during sleep influences skill learning. Nature neuroscience PMID: 22751035
Postado por Felipe Beijamini às 13:46
The mind after midnight: Where you go when you fall sleep?
Amanhã começa mais um "World Science Festival" promovido pela ONG Science Festival Foundation que trabalha em prol da divulgação da ciência ao público comum. Não acompanhei o evento no ano passado, mas é possível navegar pelo site e encontrar (para o delírio nerd) muitos vídeos com as discussões e entrevistas realizadas nos festivais anteriores.
Acima está o vídeo de um bate-papo entre o entrevistador Carl Zimmer (escritor de ciência) e três cientistas, Matthew Wilson, Niels Rattenborg, Carlos Schenk que ganham a vida estudando o sono.
Postado por Felipe Beijamini às 11:24
Marcadores: Sono, Vídeos
*Versão para crianças:
Outro dia meu sobrinho de 7 anos perguntou, "tio, os animais dormem?". Prontamente respondi: "De certa maneira, quase todos os animais dormem sim, até as moscas!". Como toda criança desta idade, meu sobrinho não se contentou com a resposta (incompleta) e a parte incômoda foi eu começar a responder com "de certa maneira" e logo em seguida soltar um "quase todos". Assim ele emendou logo na sequência, "Como assim tio, de certa maneira e quase todos? Dormir não é igual para todos os animais? Eu já vi o cachorro da minha amiga dormindo e ele também fica de olhos fechados, às vezes até treme um pouco as patas quando está sonhando. E existem animais que nunca dormem?" A réplica dele pedia uma resposta mais elaborada. Tentei convencê-lo dessa forma: "até onde se sabe, existem animais que dormem, e animais que não dormem também. O problema é que nem todos dormem da mesma maneira, aí fica um pouco mais difícil dizer quem dorme e quem não dorme. Veja, os cachorros, gatos, coelhos, e até cavalos dormem de um jeito bastante parecido com a maneira que nós dormimos. Quer dizer, eles fecham os olhos, ficam parados em algum lugar, e em algum momento do sono precisam ficar deitados, ou agachados, não respondem tão facilmente a estímulos (som, cheiro, tato) e se ficarem sem dormir por uma noite, tendem a precisar de mais sono no dia seguinte. Já outros animais, como os golfinhos tem um sono bastante diferente, eles conseguem dormir enquanto nadam! E o mais incrível é que apenas metade do cérebro dos golfinhos dorme a cada momento de sono, assim eles não precisam ficar parados! Além dos golfinhos, outros animais tem um tipo diferente de sono. Alguns insetos como a mosca da fruta (aquela pequena que quase sempre aparece na fruteira) também dormem, mas nelas, assim como baratas e alguns tipos de abelhas o sono é um pouco diferente, o que se sabe é que esses animais ficam parados e precisam desse momento de repouso todos os dias, e se ficarem sem isso por um dia irão aumentar a duração no dia seguinte. Já os peixes existem alguns que dormem como o zebra-fish e a tilápia. Sobre os anfíbios não se sabe muito, apenas algumas espécies foram estudadas e não há uma decisão final se eles dormem ou não. Já os répteis como as tartarugas parecem dormir sim. Os pássaros também dormem, mas alguns pássaros migratórios conseguem ficar bastante tempo sem dormir durante o período de migração." Até hoje não tenho certeza se minha resposta foi satisfatória ou não, mas tentei passar alguns conceitos que, dado ao momento específico, eram adequados à resposta.
Todos os animais dormem? A minha resposta curta seria: "provavelmente sim, mas não diria que absolutamente todos os animais dormem, e nem que o sono é igual para todos".
Postado por Felipe Beijamini às 19:09
Marcadores: Histórias, Perguntas, Sono
O que um Biólogo deve saber sobre o sono?
Abaixo o Prezi que preparei para uma aula com o pessoal da biologia.
Críticas e comentários sempre são bem vindos.
O que um Biólogo deve saber sobre o sono? on Prezi
Postado por Felipe Beijamini às 19:26
Marcadores: Aulas, Prezi
Só mais dez minutos!
Começo de ano letivo é sempre a mesma história, adolescentes sonolentos e pais estressados fazendo de tudo para tirar os filhos da cama. O título deste texto pode ser a frase mais dita pelos adolescentes nas primeiras semanas de aula. Por que? Muito provavelmente por causa do "Atraso de Fase de sono da adolescência".
O que é esse atraso de fase de sono? E qual sua relação com a adolescência?
Primeiro vamos entender o atraso de fase de sono. Esse termo é uma descrição pomposa para dizer que há um atraso no ritmo sono/vigília. Ou seja, há um atraso nos horários de início de sono e de despertar. Existe até alguns casos mais extremos no qual pode se classificar como a síndrome da fase atrasada de sono mas esse não é o caso dos adolescentes!
Segundo, a relação do atraso de fase de sono com adolescência é que justamente durante essa fase da vida as pessoas naturalmente tendem a atrasar seus horários, daí o nome atraso de fase de sono da adolescência. Então que venham as perguntas inevitáveis: Por que durante a adolescência? Por que atrasar e não adiantar? Isso termina com o final da adolescência?
Os parágrafos a seguir tentarão responder todas essas perguntas, mas antes, recomendo a leitura do texto sobre os processos de regulação do sono, o processo "C" e o processo "S".
Porque durante a adolescência? E por que atrasar e não adiantar?
Esse atraso de fase parece ser relacionado ao desenvolvimento puberal. Quando cientistas compararam o horário de dormir com os estágios de amadurecimento propostos por Tanner (1962) pesquisadores observaram que juntamente com o aumento do desenvolvimento puberal ocorre um atraso nos horários de dormir e acordar. Mas o que explica essa mudança de comportamento?
Uma possível explicação é que adolescentes mais maduros seriam menos sensíveis a pressão homeostática do sono (processo "S" de regulação do sono), o que atrasaria o início do sono. Interessante notar que apesar de possuírem uma menor pressão de sono, a dissipação do processo "S" não difere. Trocando em miúdos, os adolescentes demoram mais para iniciarem o sono, mas continuam precisando de 8:30-9:30h de sono para dissipar a pressão homeostática. Essa hipótese é baseada principalmente nos trabalhos da psicóloga Mary Carskadon e colaboradores.
Outra possibilidade é que adolescentes tenham o período endógeno circadiano com maior duração, cerca de 24.27h. Isso implica em dizer que para os adolescentes o dia teria um pouco mais que 24h de duração, daí a dificuldade em se ajustar. Essa seria a participação do processo "C" de regulação do sono no atraso de fase de sono da adolescência.
Esses dois são os principais fatores biológicos associados ao atraso e explicam sua associação com a adolescência assim como a razão pela qual os indivíduos atrasam e não adiantam seus horários.
No entanto, é sabido que a adolescência não é apenas uma etapa de mudanças biológicas. Mudanças comportamentais e sociais também fazem parte do desenvolvimento e possuem papel fundamental no atraso de fase de sono da adolescência. Diversos estudos indicam a participação dos fatores sócio-culturais e comportamentais para uma redução de até 120 minutos na duração de sono durante os dias letivos. Pode-se listar aqui hábitos como o uso de eletrônicos (computador, vídeo-game, telefone celular) na cama, também deve-se considerar o horário do início das aulas (7h30min na maioria das cidades brasileiras) e a alta carga de atividades acadêmicas (trabalhos, tarefas de casa e provas).
Em síntese, o atraso de fase de sono da adolescência é consequência de mudanças biológicas relacionadas ao desenvolvimento (aquelas associadas ao processo "S" e ao processo "C" de regulação do sono) e de mudanças comportamentais que são influenciadas por fatores sociais.
Isso termina com o final da adolescência?
Aparentemente sim, é o que indica um estudo liderado pelo pesquisador alemão Till Roenneberg que sugere o final do atraso de fase de sono como um marcador para o final da adolescência. Segundo o estudo, que usou dados de cerca de 25 mil pessoas, há uma variação ontogenética nos ritmos biológicos, o que quer dizer que não mudamos apenas os horários de dormir e acordar, mas mudamos também outros ritmos ao longo da vida, havendo um atraso acentuado dos ritmos a partir dos 10 anos de idade até os 20 anos, momento em que haveria uma diminuição nesse atraso e consequente adiantamento dos ritmos. Para avaliar isso o estudo usou um questionário de Munich para avaliação do cronotipo. Você pode acessá-lo gratuitamente aqui e ainda fazer parte dos estudos do grupo do Till (já fiquei íntimo!)
E quais são as consequências do atraso de fase de sono da adolescência?
Evidentemente que a primeira consequência percebida é a diminuição das horas de sono dormidas (débito de sono) e em seguida o aumento da sonolência diurna. Com possíveis reflexos no desempenho escolar, saúde, e acidentes nos adolescentes.
Algumas soluções já estão sendo testadas, entre elas o uso de programas educacionais para ajudar os adolescentes a melhorar os hábitos de sono e consequentemente seus padrões de sono e diminuir a sonolência diurna. Nosso grupo de pesquisa publicou recentemente um trabalho no qual mostra que simples intervenções educacionais (com palestras e atividades interativas, porém de curta duração) não apresentam eficácia na mudança de comportamento. O trabalho pode ser acessado aqui.
Dentre outras alternativas está a mudança dos horários escolares, na verdade o atraso no horário de início das aulas. Alguns estudos indicam que atrasar o horário de início das aulas pode significar o aumento da duração de sono dos adolescentes, diminuição da sonolência, melhora no humor e até diminuição no número de atraso às aulas.
Efetivamente, atrasar o início das aulas parece a melhor solução, porém, tal medida não é tão simples de ser tomada visto que há uma série de fatores logísticos a serem avaliados, entre eles o transporte dos alunos até a escola.
Enquanto as mudanças não ocorrem, seguiremos ouvindo a famosa frase: "Só mais dez minutos!"
1- Tarokh L, Raffray T, Van Reen E, & Carskadon MA (2010). Physiology of normal sleep in adolescents. Adolescent medicine: state of the art reviews, 21 (3) PMID: 21302851
2- Hagenauer, M., Perryman, J., Lee, T., & Carskadon, M. (2009). Adolescent Changes in the Homeostatic and Circadian Regulation of Sleep Developmental Neuroscience, 31 (4), 276-284 DOI: 10.1159/000216538
3- Giannotti, F., & Cortesi, F. (2009). Family and Cultural Influences on Sleep Development Child and Adolescent Psychiatric Clinics of North America, 18 (4), 849-861 DOI: 10.1016/j.chc.2009.04.003
4- Roenneberg, T., Kuehnle, T., Pramstaller, P., Ricken, J., Havel, M., Guth, A., & Merrow, M. (2004). A marker for the end of adolescence Current Biology, 14 (24) DOI: 10.1016/j.cub.2004.11.039