Quase todo mundo conhece a sensação. Depois de uma noite mal dormida, fica difícil se concentrar. Os pensamentos vagam, os tempos de reação ficam lentos e a clareza mental desaparece quando a atenção é mais necessária.
Uma nova pesquisa do MIT esclarece o que está acontecendo dentro do cérebro durante esses breves lapsos de foco. Estudos mostram que quando a atenção falha momentaneamente, o líquido cefalorraquidiano (LCR) flui para fora do cérebro, um processo que normalmente ocorre durante o sono e ajuda a eliminar os resíduos acumulados ao longo do dia. Acredita-se que esta atividade de limpeza seja importante para manter o cérebro saudável e funcionando adequadamente.
Quando alguém está privado de sono, o corpo parece tentar compensar o descanso perdido produzindo uma explosão de movimentos fluidos ao acordar. Essa compensação, no entanto, traz uma desvantagem significativa: foco drasticamente reduzido.
“Se você não dorme, as ondas do LCR começam a entrar na esteira onde você normalmente não as vê. No entanto, elas vêm com uma compensação de atenção, onde sua atenção falha durante momentos dessas ondas de fluxo de fluido”, diz Laura Lewis, Athenola A. Martinos é Professora Associada de Engenharia Médica e Membro do Instituto de Engenharia Elétrica. Laboratório de Pesquisa de Ciência e Eletrônica e Membro Associado do Instituto Pickwer de Aprendizagem e Memória.
Lewis é o autor sênior do estudo, publicado Natureza é neurociência. Jinong Yang, pós-doutorado do MIT, é o autor principal.
Como o sono limpa o cérebro
O sono é essencial para a sobrevivência, mas os cientistas ainda não compreendem completamente porque é que desempenha um papel tão importante. O que está claro é que o sono é necessário para o estado de alerta, e a perda de sono prejudica de forma confiável a atenção e outras habilidades mentais.
Uma função importante do sono é o líquido cefalorraquidiano, que envolve e amortece o cérebro. Durante o sono, o LCR ajuda a eliminar os resíduos criados durante a vigília. Num estudo de 2019, Lewis e os seus colegas descobriram que este fluido se move num padrão rítmico quando as pessoas dormem, intimamente relacionado com mudanças na atividade das ondas cerebrais.
Essa descoberta anterior levantou uma nova questão: o que acontece a este sistema fluido quando o sono é perturbado? Para descobrir, os pesquisadores recrutaram 26 voluntários que completaram o experimento duas vezes, uma vez após privação de sono no laboratório e outra após estarem bem descansados.
Na manhã seguinte, os participantes completaram uma tarefa padrão usada para avaliar os efeitos da perda de sono, enquanto os pesquisadores monitoravam uma ampla gama de sinais cerebrais e corporais.
Medindo a atenção e o fluxo de fluido cerebral
Durante o experimento, cada participante usou um boné de eletroencefalograma (EEG) para monitorar a atividade cerebral enquanto estava dentro de um scanner de ressonância magnética funcional (fMRI). A equipe usou uma versão especial de fMRI que pode rastrear os níveis de oxigênio no sangue e o movimento do LCR para dentro e para fora do cérebro. A frequência cardíaca, a frequência respiratória e o tamanho da pupila também foram registrados.
Os participantes completaram dois testes de atenção dentro do scanner, um visual e um auditivo. Na tarefa visual, eles viram uma cruz fixa em uma tela que ocasionalmente mudava para um quadrado. Eles foram instruídos a pressionar um botão sempre que ocorresse uma mudança. Na tarefa auditiva, a pista visual foi substituída por um som.
Como esperado, os participantes privados de sono tiveram um desempenho significativamente pior do que os participantes bem descansados. Suas reações foram lentas e, em alguns casos, eles nem perceberam o sinal.
Quando ocorreu esse breve lapso de atenção, os pesquisadores observaram múltiplas mudanças fisiológicas ocorrendo ao mesmo tempo. Mais notavelmente, o LCR sai do cérebro durante lapsos e flui novamente após o retorno da atenção.
“Os resultados indicam que, no momento em que a atenção falha, esse fluido está sendo empurrado para fora do cérebro. E quando a atenção é restaurada, ela é atraída de volta”, disse Lewis.
A equipe acredita que esse padrão reflete a tentativa do cérebro de compensar a perda de sono, ativando um processo de limpeza que normalmente ocorre à noite, mesmo que interrompa temporariamente a atenção.
“Uma maneira de pensar sobre esses fenômenos é que, como seu cérebro precisa tanto de sono, ele faz o possível para entrar em um estado semelhante ao do sono para restaurar algumas funções cognitivas”, disse Yang. “O sistema de fluidos do seu cérebro está tentando restaurar a função, empurrando o cérebro para repetir o estado de alta atenção e alto fluxo.”
Um cérebro e um sistema corporal trabalham juntos
A pesquisa também revelou que os déficits de atenção estão ligados a mudanças fora do cérebro. Durante esses momentos, a respiração e os batimentos cardíacos ficam mais lentos e as pupilas ficam menores. A constrição da pupila começa cerca de 12 segundos antes do LCR deixar o cérebro e reverte após o retorno da atenção.
“O que é interessante é que parece que não é apenas um fenómeno cerebral, é um fenómeno que envolve todo o corpo. Isto sugere que existe uma coordenação estreita destes sistemas, onde quando a nossa atenção falha, podemos senti-la perceptivamente e psicologicamente, mas reflecte um fenómeno que está a acontecer em todo o cérebro e no corpo”, disse Lewi.
Estes resultados sugerem que um único sistema de controle pode coordenar a atenção e as funções corporais básicas, como fluxo de fluidos, frequência cardíaca e estado de alerta.
“Estes resultados sugerem-nos que existe um circuito unificado que controla tanto o que consideramos funções cerebrais de alto nível – a nossa atenção, a nossa capacidade de perceber e responder ao mundo – como também processos fisiológicos realmente fundamentais, como a dinâmica dos fluidos cerebrais, o fluxo sanguíneo cerebral e a constrição dos vasos sanguíneos”.
Embora os investigadores não tenham identificado os circuitos específicos envolvidos, apontam o sistema noradrenérgico como um forte candidato. Este sistema, que utiliza o neurotransmissor noradrenalina para regular a cognição e a atividade física, é conhecido por flutuar durante o sono normal.
A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde, uma bolsa de pesquisa de pós-graduação em ciência e engenharia de defesa nacional, uma bolsa NAWA, um prêmio McKnight Scholar, uma bolsa Sloan, um prêmio Pew Biomedical Scholar, um prêmio One Mind Rising Star e a Colaboração Simmons sobre Plasticidade no Envelhecimento do Cérebro.
