p Alguns animais, como pássaros, golfinhos, e baleias, pode se envolver em sono unihemisférico, em que um hemisfério do cérebro dorme enquanto o outro hemisfério permanece acordado. Ficar meio acordado permite que os animais literalmente "fiquem de olho aberto" para os predadores, e para pássaros migratórios, permite vôo ininterrupto por dias ou até semanas a fio. p Embora o sono uni-hemisférico não ocorra em humanos, uma pesquisa recente descobriu que os humanos exibem um estilo de sono semelhante quando experimentam um sono agitado em um novo local pela primeira vez, chamado de "efeito da primeira noite". Este efeito envolve dinâmica assimétrica entre os dois hemisférios:enquanto o hemisfério direito se envolve em um sono normal de ondas lentas, o hemisfério esquerdo experimenta um sono mais raso, sugerindo que ele pode estar parcialmente alerta.

p Agora em um novo estudo, os pesquisadores investigaram ainda mais os mecanismos subjacentes dessa atividade do sono, a fim de desenvolver um modelo de sono uni-hemisférico no cérebro humano. O papel, por Lukas Ramlow et al., é publicado em uma edição recente da EPL .

p "Nossa pesquisa mostrou que a quebra de simetria dinâmica espontânea dos dois hemisférios cerebrais também é possível para humanos, "co-autor Eckehard Schöll, professor de física teórica na Technische Universität Berlin, contado Phys.org . "Uma vez que diferentes estágios do sono estão associados a diferentes graus de sincronização, Eu acredito que alguma forma fraca de sono unihemisférico, ou seja, profundidade de sono diferente dos dois hemisférios, pode ocorrer em humanos, não só nas baleias, golfinhos, selos, e aves migratórias. "

p No cérebro humano, os estados de sono e vigília podem ser distinguidos por suas diferentes formas de atividade elétrica. Quando acordado, neurônios no cérebro disparam de forma assíncrona, moda um tanto caótica, enquanto os neurônios do cérebro adormecido disparam de maneira mais sincronizada.

p Pesquisas anteriores sugeriram que os dois hemisférios do cérebro podem ser vistos como duas populações acopladas de osciladores, já que ambos os hemisférios geram sinais elétricos de forma coordenada. Desta perspectiva, o sono uni-hemisférico ocorre quando o cérebro ocupa um estado de dois domínios coexistentes, consistindo em um hemisfério sincronizado (adormecido) e um hemisfério incoerente (acordado). Na física, este tipo de estado, que se caracteriza pela coexistência de ordem e desordem, é chamado de "estado quimera".

p Usando dados de ressonância magnética de 20 humanos em 90 locais diferentes do cérebro, os pesquisadores investigaram como o cérebro faz a transição da incoerência (acordado) para a sincronização (adormecido). Como eles explicam, o acoplamento dentro de cada hemisfério individual (acoplamento intra-hemisférico) é mais forte do que entre os dois hemisférios (acoplamento inter-hemisférico). Ao diminuir a força de acoplamento inter-hemisférico, mantendo a força de acoplamento intra-hemisférico fixa em seu modelo, os pesquisadores observaram que um hemisfério exibiu mais atividade sincronizada do que o outro, assemelhando-se ao sono unihemisférico e ao estado quimera.

p "Anteriormente, foi especulado que 'estados quiméricos' podem ocorrer na natureza na forma de sono uni-hemisférico (que é conhecido por certos animais), mas nenhuma modelagem realista foi fornecida, "Schöll disse." A importância de nosso trabalho é que mostramos pela primeira vez, modelando a dinâmica dos dois hemisférios cerebrais usando conectividades cerebrais humanas empíricas, que a sincronização parcial semelhante ao sono uni-hemisférico pode de fato ocorrer. Além disso, identificamos o mecanismo disso contando com diferentes intensidades do acoplamento intra-hemisférico (forte) e inter-hemisférico (fraco). "

p Os resultados apóiam a ideia de que o sono uni-hemisférico requer um certo grau de separação entre os dois hemisférios. Os pesquisadores descobriram que essa separação pode ocorrer devido à assimetria estrutural do cérebro. É bem conhecido, por exemplo, que os dois hemisférios têm tamanhos diferentes de regiões cerebrais correspondentes e densidades neuronais diferentes dentro dessas regiões.

p Com base em seu modelo, os pesquisadores descobriram que mesmo uma ligeira assimetria estrutural resulta em uma assimetria dinâmica, em que um hemisfério exibe padrões de disparo mais sincronizados do que o outro, como em um estado quimera. Portanto, no geral, a assimetria estrutural no cérebro pode explicar os mecanismos subjacentes do sono uni-hemisférico e o efeito da primeira noite relacionado, mas muitas perguntas permanecem sem resposta.

p "Em pesquisas futuras, planejamos investigar mais profundamente o estado do sono uni-hemisférico em nosso modelo (que usa dinâmica em conectividades estruturais empíricas de cérebros humanos), com relação às seguintes questões, "Schöll disse." Quais áreas dos hemisférios cerebrais são sincronizadas, que não são? Podemos identificar um tipo de retransmissão no cérebro que medeia a sincronização entre diferentes áreas do cérebro? Como essa sincronização de relé está relacionada à memória, ou para aprender, ou a percepção? Também, estamos investigando como as crises epilépticas, que estão associados à forte sincronização espontânea do cérebro, pode ser iniciado e encerrado. " p © 2019 Science X Network