Sinais de Memória Cerebral Conectados aos Níveis de Glicose no Sangue em Novas Pesquisas
Um conjunto de sinais cerebrais conhecido por auxiliar a formação de memórias pode influenciar adicionalmente os níveis de glicose no sangue, revela uma pesquisa inédita em ratos.
Pesquisadores da NYU Grossman College of Medicine descobriram que um estranho padrão de sinalização na área do cérebro chamada hipocampo, conectado por estudos anteriores ao desenvolvimento da memória, da mesma forma afeta o processo metabólico, o procedimento pelo qual nutrientes saudáveis são trocados pelo nível de açúcar no sangue (glicose)) como bem como fornecido às células como uma fonte de energia.
A pesquisa gira em torno de células mentais chamadas neurônios, que “disparam” (produzem pulsos elétricos) para transmitir mensagens. Nos últimos anos, os cientistas descobriram que as populações de neurônios do hipocampo disparam dentro de milissegundos em ciclos. O padrão de disparo é chamado de “onda aguda” devido à forma que assume quando gravada graficamente por EEG. Esta tecnologia grava tarefas mentais com eletrodos.
Lançado online na Nature em 11 de agosto, uma nova pesquisa descobriu que os grupos de ondas agudas do hipocampo foram atendidos com precisão dentro de minutos por diminuições nos níveis de açúcar no sangue nos corpos dos ratos. Embora os detalhes precisem ser verificados, as pesquisas sugerem que as ondulações podem regular o momento do lançamento de hormônios, possivelmente consistindo de insulina, pelo pâncreas e pelo fígado, bem como outros hormônios pela glândula pituitária.
“Nosso estudo é o primeiro a mostrar como aglomerados de células mentais no hipocampo podem regular diretamente o metabolismo”, afirma o escritor idoso do estudo György Buzsáki, MD, Ph.D., Professor Biggs do Departamento de Neurociência e também de Fisiologia da NYU Langone Wellness.
“Não estamos dizendo que o hipocampo é o único jogador neste procedimento, mas que o cérebro pode ter uma palavra a dizer por meio de ondas agudas”, afirma Buzsáki, também membro do corpo docente do Instituto de Neurociência da NYU Langone.
Reconhecida por manter os níveis de açúcar no sangue em níveis normais, a insulina é liberada pelas células pancreáticas, não continuamente, mas ocasionalmente em surtos. Como as ondas agudas ocorrem principalmente durante o sono com atividade ocular não rápida (NREM), o impacto da perturbação do sono nas ondas intensas pode fornecer uma ligação mecanicista entre o péssimo repouso e os altos níveis de açúcar no sangue observados no diabetes mellitus tipo 2, afirma o estudo de pesquisa escritoras.
Um trabalho anterior do grupo de Buzsaki sugeriu que as ondulações das ondas agudas estão envolvidas no salvamento permanente das memórias de todos os dias na mesma noite durante o descanso NREM. Seu estudo de 2019 descobriu que os ratos descobriram mais rápido como navegar em um quebra-cabeça quando as ondulações foram experimentalmente alongadas.
“A prova sugere que o cérebro progrediu, para fatores de desempenho, para usar os mesmos sinais para realizar dois recursos muito diversos em termos de memória, bem como política hormonal”, afirma o redator do estudo correspondente David Tingley, Ph.D., bolsista de doutorado no laboratório de Buzsaki.
Papel gêmeo
O hipocampo é uma grande região do cérebro candidata a inúmeras funções, afirmam os pesquisadores, por causa de sua ligação com outras áreas da mente, e também porque os neurônios do hipocampo têm várias proteínas de superfície (receptores) sensíveis aos níveis hormonais para que possam ajustar seus atividade como parte das lacunas de respostas. As novas descobertas sugerem que as ondulações do hipocampo reduzem os níveis de glicose no sangue como parte de tal brecha.
“Os animais poderiam primeiro ter desenvolvido um sistema para regular a liberação de hormônios em ciclos rítmicos, porém depois disso usaram o mesmo mecanismo para a memória quando mais tarde criaram uma mente muito mais complexa”, acrescenta Tingley.
Os dados do estudo também sugerem que os sinais de onda aguda do hipocampo são compartilhados com o hipotálamo, que é reconhecido por inervar e afetar o pâncreas e o fígado, porém por meio de uma estrutura cerebral intermediária chamada septo lateral. Os cientistas descobriram que os surtos podem influenciar o septo lateral simplesmente pela amplitude (o nível em que as células nervosas do hipocampo disparam assim que ocorre), não pela ordem em que os surtos são combinados, o que pode codificar memórias conforme seus sinais chegam ao córtex.
De acordo com este conceito, surtos de curta duração que ocorreram em coleções de muito mais do que 30 por minuto, como visto durante o sono NREM, induziram um declínio nos graus externos de glicose várias vezes maiores do que ondulações isoladas. Notavelmente, o silenciamento do septo lateral removeu o impacto das ondas agudas do hipocampo no açúcar periférico.
Para validar que os padrões de disparo do hipocampo desencadearam o declínio do nível de açúcar, o grupo utilizou uma tecnologia moderna chamada optogenética para gerar ondas sinteticamente por meio da reengenharia das células do hipocampo para consistir em redes sensíveis à luz. A irradiação de luz nessas células com fibras de vidro causa surtos independentes dos hábitos ou do estado do cérebro do rato (por exemplo, em repouso ou acordado). Semelhante a seus equivalentes naturais, as ondulações artificiais baixaram os níveis de açúcar.
Seguindo em frente, o grupo de pesquisa procurará prolongar seu conceito de que vários hormônios podem ser afetados por ondas agudas todas as noites, incluindo através do trabalho em indivíduos humanos. Estudos futuros podem, adicionalmente, expor ferramentas ou tratamentos que podem ajustar os picos para reduzir a glicose no sangue e melhorar a memória, afirma Buzsaki.
Referência: “A função metabólica da ondulação aguda do hipocampo” por David Tingley, Kathryn McClain, Ekin Kaya, Jordan Carpenter e György Buzsáki, 11 de agosto de 2021, Nature .
DOI: 10.1038 / s41586-021-03811-w
