Como nós, os peixes experimentam o estágio de sonho do sono

Para os animais sem pálpebras, os peixes são surpreendentemente capazes de pegar bastante sono.

Quando o peixe-zebra ( Danio rerio) cochilam, eles pegam seus zs como as pessoas fazem, mostra uma nova pesquisa. Esses nadadores listrados parecem experimentar o equivalente piscine do sono REM, o estágio em que os humanos sonham – e algo que, até agora, só havia sido relatado em mamíferos, pássaros e répteis.

Isso não acontece Isso significa necessariamente que os peixes estão sonhando ou mesmo que sua versão do sono é completamente idêntica à nossa. Mesmo assim, o estudo, publicado hoje na revista Nature, sugere que a soneca em vários estágios pode ser comum entre vertebrados – o grupo de animais que inclui mamíferos, pássaros, répteis, anfíbios e peixes – e pode ter surgido há mais de 450 milhões de anos .

“Este artigo está demorando muito para chegar”, diz Audrey Chen Lew, neurobiologista da Universidade da Califórnia, Irvine, que não esteve envolvida no estudo. “É um trabalho muito bom que … demonstra semelhanças entre peixes e humanos e outros mamíferos que não vimos antes. ”

O fato de o sono ser mais ou menos onipresente entre animais complexos como os vertebrados, que possuem o circuito neural que compõe a medula espinhal, pode soar como um acéfalo. Mas no mundo da neurobiologia, as coisas não são tão pretas no branco.

Um problema é que o sono nem sempre é fácil de medir ou identificar. Em algumas criaturas, é um comportamento fácil de detectar: ao cochilar, muitos animais se acomodam em uma postura relaxada, param a maioria de seus movimentos e ficam menos cientes de seus arredores por um longo período de tempo (sem entrar em coma ou outro estado de ser difícil de reverter).

Outros organismos, no entanto, não seguem esses critérios, levando os pesquisadores a buscar uma definição mais celular de sono – algo que pode ser detectável universalmente entre todos aqueles que, de fato, dormem regularmente.

Isso é realmente algo que os cientistas têm mais ou menos acertado em mamíferos, pássaros e répteis, todos os quais exibem padrões semelhantes de atividade elétrica no cérebro quando atingem o feno. Os peixes, por outro lado, permaneceram principalmente misteriosos, em parte devido ao fato de que muitos métodos de pesquisa do sono são feitos sob medida para humanos e outras espécies terrestres.

Mas, embora sejam separados por Pelo menos 400 milhões de anos de evolução, peixes e humanos não são tão diferentes. Em todo o corpo dos peixes existem marcas conhecidas da fisiologia humana, até os genes escritos em seu DNA. Quando se trata de peixes, todas as máquinas certas estão lá para o sono humano, diz o autor do estudo Philippe Mourrain, neurobiologista da Universidade de Stanford. Acontece que ninguém ainda tinha encontrado uma maneira de verificar se estava fazendo a mesma coisa.

Então, uma equipe de cientistas liderada por Mourrain decidiu inventar um método próprio. Em estudos do sono em humanos, sensores ligados ao corpo de uma pessoa registram sua atividade cerebral, frequência cardíaca, respiração e movimentos musculares. Inspirando-se neste conjunto abrangente de medições, os pesquisadores desenvolveram o que era, na verdade, uma varredura de corpo inteiro para um peixe-zebra – um peixinho listrado de uma polegada de comprimento que se desenvolve com um corpo transparente durante suas primeiras semanas de vida.

Esta pele transparente foi a chave para o sucesso do experimento, pois permitiu aos pesquisadores examinar diretamente os órgãos dos peixes sem a necessidade de cirurgias ou outros procedimentos invasivos, diz o autor do estudo Louis Leung, que conduz pesquisas sob a orientação de Mourrain supervisão. Em humanos, muitas medições do estudo do sono são coletadas por meio do registro de sinais elétricos por meio de eletrodos na pele. Mas a transparência do peixe permitiu que os pesquisadores reunissem os mesmos tipos de dados simplesmente colocando marcadores fluorescentes nas células, que então se acenderam na presença de sinais elétricos, produzindo um jogo pictórico a jogo do comportamento das células individuais ao longo do tempo.

Quando a equipe analisou as ondas cerebrais de um cardume de peixes-zebra juvenis em repouso, eles descobriram dois padrões familiares de atividade elétrica. O primeiro tinha uma semelhança impressionante com o que é conhecido em humanos como sono de ondas profundas ou lentas, assim chamado porque produz uma série de ondas cerebrais sincronizadas de baixa frequência. Nas pessoas, o sono profundo é marcado por baixa atividade cerebral e acredita-se que dê ao corpo a oportunidade de se recuperar. Também pode desempenhar um papel na consolidação da memória.

Se isso também é verdade para os peixes, diz Mourrain, faz muito sentido. Mesmo em animais para os quais a vida transcorre sem problemas, sempre há necessidade de algum R & R. E os peixes também precisam aprender. Mas Mourrain ficou muito mais surpreso ao ver outra marca registrada do sono humano ecoada no peixe-zebra: o estado em que as pessoas sonham.

O chamado sono de movimento rápido dos olhos (REM) está na verdade explodindo com atividade cerebral, a par com as medições feitas durante as horas de vigília. A grande diferença, claro, é que o resto do corpo não está acordado e, na verdade, está quase totalmente imobilizado (exceto os olhos, que, em humanos, se movem para frente e para trás).

Grande parte dos isso também parece ser verdadeiro para o peixe-zebra, exceto para seus olhos, que ficavam quietos junto com o resto do corpo, diz Mourrain. (Muitos outros animais também mantêm os olhos imóveis durante o sono REM.)

Nem o sono profundo nem o sono REM eram completamente idênticos entre humanos e peixes, aponta Guliz Ozcan, neurobiologista e especialista em peixe-zebra da University College London que não esteve envolvido no estudo. Por um lado, o peixe-zebra equivalente ao sono de ondas lentas era muito, bem, mais lento. Apesar dessas diferenças, diz Ozcan, as “assinaturas” neurais de ambos os estados são claramente reconhecíveis, o que implica que a versão humana do sono pode ser muito menos humana do que se pensava.

Com essas novas descobertas, Leung diz: O peixe-zebra agora pode se juntar à lista crescente de vertebrados nos quais o sono foi identificado em um nível mais molecular. Sem testar todos os vertebrados existentes, é difícil dizer se o sono em vários estágios é universal neste grupo, acrescenta. Mas como representante da peixes – que compreendem cerca de metade de todas as espécies de vertebrados conhecidas – o peixe-zebra e seu sono surpreendente sugerem que o sono de vários estágios pode ter estado presente em um ancestral comum de mamíferos, pássaros, répteis e peixes, que viveram pelo menos 450 milhões de anos atrás.

É provável que os anfíbios também tenham a mesma característica, uma vez que são mais parentes de nós do que os peixes, diz Mourrain. O próximo passo, acrescenta, será ver se as mesmas assinaturas se estendem ainda mais de volta ao tempo evolutivo e.

Essas implicações profundas tornam este artigo “a avanço total ”, diz Eva Naumann, neurobiologista da Duke University que não esteve envolvida no estudo.“ Não posso exagerar: era a peça que faltava no quebra-cabeça … Estava esperando por um estudo como este para surgiram desde que comecei a trabalhar neste campo. ”

O quadro geral aqui não pinta os humanos como primitivos, entretanto. Em vez disso, esses resultados devem “elevar o peixe-zebra como um sistema modelo para estudar fenômenos neurais como o sono”, acrescenta Naumann.

Os resultados do estudo também mostraram que, quando privado de sono ou tratado com pílulas para dormir, o peixe-zebra reage de forma semelhante aos humanos, tanto comportamental quanto fisiologicamente, sugerindo que eles também podem ser úteis na triagem de drogas para tratar o sono irregular ou desordenado, diz Ozcan.

Ainda há, no entanto, o elefante na sala: apesar de ser tão comum , o sono e todos os seus estágios continuam a intrigar os pesquisadores que tentam descobrir seu verdadeiro propósito. Mas seja o que for que o cochilo esteja fazendo, se realmente evoluiu há tanto tempo e ficou preso em tantas espécies “, isso aponta para algo realmente essencial ”, diz Leung.

Quanto ao sonho do peixe-zebra durante sua versão do REM, isso ainda é uma questão em aberto. Se sonhar é um produto de aprendizagem e memorização, certamente é possível, diz Mourrain.

Afinal, a maioria das descobertas vem dos lugares mais inesperados, diz ele. Incluindo aqueles que as pessoas (ou qualquer outra espécie, talvez) nunca sonharam.