Estudo esclarece como o sono e a vigília regulam as sinapses inibitórias

Estudo esclarece como o sono e a vigília regulam as sinapses inibitórias

Num modelo de rato, os investigadores descobriram um novo ritmo diário num tipo de sinapse que amortece a actividade cerebral. Estas conexões neurais, conhecidas como sinapses inibitórias, são reequilibradas para que possamos consolidar novas informações em memórias duradouras durante o sono. As descobertas, publicadas na PLOS Biology, podem ajudar a explicar como mudanças sinápticas sutis melhoram a memória em humanos. O estudo foi liderado por pesquisadores do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame (NINDS), parte dos Institutos Nacionais de Saúde.

A inibição é importante para todos os aspectos da função cerebral. Mas durante mais de duas décadas, a maioria dos estudos do sono concentrou-se na compreensão das sinapses excitatórias. Este é o primeiro estudo que tenta entender como o sono e a vigília regulam as sinapses inibitórias”.

Dr. Wei Lu, investigador principal do NINDS

No estudo, o Dr. Kunwei Wu, pesquisador de pós-doutorado no laboratório do Dr. Lu, investiga o que acontece nas sinapses inibitórias durante o sono e a vigília em ratos. Gravações elétricas de neurônios no hipocampo – uma região do cérebro importante para a formação da memória – revelaram um padrão de atividade anteriormente despercebido. Durante a vigília, a atividade inibitória “tônica” constante aumentou enquanto a inibição “fásica” rápida diminuiu. Eles também encontraram um aumento muito mais forte, dependente da atividade, das respostas elétricas inibitórias em neurônios de camundongos acordados, sugerindo que a vigília, mas não o sono, pode fortalecer mais essas sinapses.

Os neurônios inibitórios usam o neurotransmissor ácido gama-aminobutírico (GABA) para reduzir a atividade do sistema nervoso. Nas sinapses inibitórias, esses neurônios liberam moléculas de GABA na fenda sináptica, o espaço entre os neurônios onde os neurotransmissores se difundem. As moléculas se ligam aos receptores GABA tipo A (GABAA) na superfície dos neurônios excitatórios vizinhos, tornando-os menos propensos a disparar.

Outras experiências mostraram que as alterações sinápticas durante a vigília foram impulsionadas pelo aumento do número de receptores α5-GABAA. Quando os receptores foram bloqueados em camundongos acordados, o aumento das respostas elétricas fásicas, dependente da atividade, diminuiu. Isto sugere que a acumulação de receptores GABAA durante a vigília pode ser a chave para a construção de sinapses inibitórias mais fortes e eficientes, um processo fundamental conhecido como plasticidade sináptica.

Anticorpos de e-book

Compilação das principais entrevistas, artigos e notícias do ano passado. Baixe uma cópia gratuita

“À medida que você aprende novas informações durante o dia, os neurônios são bombardeados com sinais excitatórios do córtex e de muitas outras áreas do cérebro. Para converter essas informações em memória, você deve primeiro regulá-las e refiná-las – é aqui que entra a inibição”, disse o Dr.

Estudos anteriores demonstraram que as alterações sinápticas no hipocampo podem ser impulsionadas por sinais provenientes de interneurónios inibitórios, um tipo de célula especializada que representa apenas cerca de 10-20% dos neurónios no cérebro. Existem mais de 20 subtipos diferentes de interneurônios no hipocampo, mas estudos recentes destacaram dois tipos, conhecidos como parvalbumina e somatostatina, que estão criticamente envolvidos na regulação das sinapses.

Para identificar qual interneurônio foi responsável pela plasticidade observada, a equipe do Dr. Lu usou a optogenética, uma técnica que usa luz para ligar ou desligar as células, e descobriu que a vigília levou a mais receptores α5-GABAA e a compostos mais fortes de parvalbumina, mas não de somatostatina, interneurônios.

Humanos e ratos compartilham circuitos neurais semelhantes que sustentam o armazenamento de memória e outros processos cognitivos essenciais. Este mecanismo poderia ser uma forma de entradas inibitórias controlarem com precisão o fluxo e refluxo de informações entre os neurônios e através de redes cerebrais inteiras.

“A inibição é na verdade bastante poderosa porque permite que o cérebro opere de uma forma bem ajustada, o que é essencialmente a base de toda percepção”, disse o Dr.

Como a inibição é essencial para quase todos os aspectos da função cerebral, este estudo pode ajudar os cientistas a compreender não apenas os ciclos de sono-vigília, mas também distúrbios neurológicos que resultam de ritmos cerebrais anormais, como a epilepsia.

Para o futuro, o grupo do Dr. Lu irá explorar a base molecular do transporte do receptor GABAA para sinapses inibitórias.

Este estudo foi apoiado em parte pelo Programa de Pesquisa Intramural do NINDS.

Fonte:

Institutos Nacionais de Saúde

Referência:

Wu, K., et al. (2022) Os ciclos de sono e vigília modulam dinamicamente a plasticidade sináptica inibitória do hipocampo. Biologia PLOS. doi.org/10.1371/journal.pbio.3001812.

.