Matemático Karin Schwab e uma equipa de neurocientistas da Universidade Friedrich Schiller em Jena, Alemanha, descobriram que fetos ovinos muito imaturos podem entrar num estado de sono sonhador semanas antes de se verem os primeiros movimentos rápidos dos olhos. A sua análise matemática poderia levar a uma melhor compreensão da finalidade do sono. Também fornece uma ferramenta para estudar como o cérebro se desenvolve e para identificar períodos vulneráveis no desenvolvimento do cérebro quando os danos podem levar à doença mais tarde na vida.
A investigação aparece num número especial da revista Chaos, publicada pelo Instituto Americano de Física (AIP). O número especial centra-se na dinâmica não-linear dos sistemas cognitivos e neurais. Pergunta como o caos afecta certas áreas do cérebro e apresenta abordagens interdisciplinares a vários problemas em neurociência — incluindo o sono.
É impossível medir directamente a actividade cerebral de um feto humano no útero. O que sabemos sobre os nossos hábitos de sono precoce provém sobretudo da observação dos movimentos oculares. Por volta do sétimo mês de desenvolvimento de um feto, são vistos os primeiros movimentos rápidos dos olhos. O cérebro do embrião em desenvolvimento parece circular a cada 20 a 40 minutos entre o sono REM, em que a actividade cerebral rivaliza com a da consciência, e o sono não-REM, em que o cérebro descansa. As funções destes ciclos de sono ainda são um tema muito debatido no mundo da investigação do sono.
p>Alguns tentaram medir a actividade cerebral de bebés prematuros ligando-os a um electroencefograma (EEG) depois de nascerem cedo. Estas medições, de acordo com Schwab, são tecnicamente difíceis e repletas de erros. Assim, os neurologistas que estudam o desenvolvimento do cérebro fetal não sabem se os ciclos de sono aparecem simplesmente um dia, ou se se desenvolvem lentamente a partir de outras formas de actividade cerebral.
Para preencher esta lacuna no conhecimento, Schwab estudou ovelhas, um animal que tipicamente transporta um ou dois fetos de tamanho e peso semelhantes a um feto humano. O curso do desenvolvimento cerebral é também bastante semelhante em humanos e ovinos, durando cerca de 280 dias em humanos e 150 dias em ovinos. Eles registaram directamente a actividade eléctrica no cérebro de um feto ovino em desenvolvimento com 106 dias de idade – algo que nunca tinha sido feito antes.
Utilizando técnicas matemáticas sofisticadas para detectar padrões, Schwab descobriu ciclos na complexidade da actividade cerebral imatura. Ao contrário dos padrões de sono em fases posteriores de desenvolvimento, estes ciclos flutuam a cada 5 a 10 minutos e mudam lentamente à medida que o feto cresce.
Embora seja difícil imaginar o que o feto experimenta durante estes ciclos em termos familiares aos adultos, os padrões lançam uma nova luz sobre as origens do sono. “O sono não evolui subitamente a partir de um cérebro em repouso. O sono e as alterações do estado de sono são processos regulados activos”, diz Schwab. A descoberta encaixa com outros dados que mostram que as células cerebrais (neurónios) que geram estados de sono amadurecem muito antes de o resto do cérebro se desenvolver o suficiente para cair no sono REM.
Uma melhor compreensão do desenvolvimento do cérebro poderia fornecer pistas sobre doenças mais tarde na vida, como distúrbios neurológicos ou morte do berço. A investigação também pode lançar luz sobre questões fundamentais sobre como o cérebro se desenvolve. As mudanças cíclicas na actividade dos neurónios, por exemplo, podem estimular as outras células nervosas a encontrar e ligar-se umas às outras para estabelecer redes complexas no cérebro. Análises sofisticadas da actividade cerebral podem ajudar a detectar fases vulneráveis durante este desenvolvimento cerebral. Outras vias de investigação de Schwab analisam o impacto de estímulos ambientais como o ruído ou o stress no feto em desenvolvimento e se estes podem levar a uma maior susceptibilidade à doença em adultos.