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O sono



“Desvendando os segredos do sono.”

Ciência:
Biologia/Química

Nível: intermediário


Estive conversando com o Salomão e ele me fez duas perguntas interessantes. A primeira
é o porquê de nos sentirmos mais cansados quando dormimos muito, ou, parafraseando-o,
“quanto mais eu durmo mais eu fico cansado”. A segunda, seguindo a mesma linha de
raciocínio, era como calcular quanto tempo de sono nosso corpo necessita para nos
sentirmos bem no dia seguinte, e esta se provou a mais difícil de responder, porque
a resposta é “depende“, mas veremos isso com mais calma em breve.

O sono


Antes de discorremos sobre os efeitos do sono no nosso dia-a-dia, devemos começar
explicando o que é o sono e como ele funciona.

O sono e os sonhos são alguns dos mistérios da vida. O primeiro é fácil de entender,
o corpo precisa repôr as energias gastas e se preparar para o dia seguinte, mas
ainda assim é estranho pensar que animais selvagens tenham necessidade de se “desligarem”
por horas, uma vez que isso pode significar o fim de suas vidas. Já o segundo é
um mistério à parte, digno de um post específico só para ele.

Existem algumas características interessantes sobre o nosso sono:

  • Se possível, uma pessoa deita para dormir;
  • Os olhos ficam fechados;
  • A pessoa não escuta nada, a não ser que o som seja alto;
  • Nossa respiração se torna lenta e ritimada;
  • Os músculos ficam completamente relaxados (por isso caímos se dormimos sentados
    ou de pé);
  • Durante o sono, movemos nosso corpo em uma média de 1 ou duas vezes por hora. É
    um meio do corpo garantir que nenhuma parte ficará com problemas de circulação por
    muito tempo;
  • O coração bate devagar e o cérebro muda seu comportamento e de suas ondas.

Rapid eye movement (REM)


Quanto mais lento o padrão das ondas do cérebro, mais profundo é o sono. Uma pessoa
acordada e relaxada gera ondas alpha, enquanto uma pessoa alerta gera ondas beta,
que é duas vezes mais rápida. Durante o sono, existem os padrões de onda theta e
delta, o primeiro de 3.5 a 7 ciclos por segundo, e o último com menos de 3.5 ciclos.
Uma pessoa em ciclos delta é mais difícil de acordar.

Em vários pontos durante o sono temos o famoso REM, ou Rapid eye movement,
momento em que nossos olhos começam a se mover rapidamente e, em algumas pessoas,
o corpo ou alguns membros mostram alguns movimentos involuntários. O interessante
é que nesses intervalos de REM as ondas cerebrais aumentam como se fossem ondas
de quando estamos acordados, e é nesses momentos que temos os sonhos. Tanto
os REM como os demais períodos são importantes para o sono e devem ser balanceados.

Por que o sono é importante?


  • O sono dá uma chance ao corpo de reparar os músculos e tecidos, substituindo células
    mortas por exemplo;
  • O sono dá ao cérebro a chance de organizar e arquivar memórias. Estudos apontam
    que os sonhos são parte deste processo;
  • Dormir diminui nosso consumo de energia, evitando que tenhamos que fazer 4 ou 5
    refeições diárias;

Como uma breve introdução ao assunto dos sonhos, ressaltamos que é o momento em
que o cérebro apresenta uma atividade elétrica aleatória. Isso significa
que a parte frontal do cérebro tenta desesperadamente entender o que os sinais enviados
sem qualquer padrão, formando então os sonhos. Isto não significa que eles não possuem
significados, pois o que sonhamos é o meio em que nosso cérebro analisa as coisas
é pode nos contar coisas sobre nós mesmos.

Por que quando mais eu durmo mais eu tenho sono?


Agora que tratamos dos fundamentos do sono, vamos às duas perguntas que geraram
este post, lembrando que as respostas não são verdades universais e que existem
estudos contínuos à esse respeito em diversos laboratórios.

O fato é que é possível termos sono demais. Manter o corpo no estado de sonolência
por muitas horas além do necessário engana nosso corpo e o faz quere continuar nesse
estado, nos tornando sonolentos ao invés de alertas. Problemas durante a noite (mais
comum nos dias de hoje do que imaginamos) podem atrapalhar o tempo em que dormimos,
e quando pensamos que dormimos o tempo necessário não tivemos na verdade o tempo
necessário para os reparos que deveriam ter sido feitos naquele período. Ronco,
a qualidade do ar que respiramos, o ambiente ao redor, o barulho, o nível de agitação
da pessoa antes de dormir, cafeína, álcool e muitas outras coisas podem afetar nosso
sono.

As dicas para uma boa noite de sono:

  • Faça exercícios regularmente, isso cansa e relaxa nosso corpo;
  • Não consuma cafeína após as 4 hora da tarde, ou qualquer outro estimulante. (para
    saber mais sobre os efeitos da cafeína, veja
    aqui
    );
  • Evite o álcool antes de dormir, ele atrapalha o padrão normal do cérebro durante
    o sono;
  • Mantenha um padrão regular de hora de dormir e de acordar, mesmo nos finais de semana.

E como eu sei quantas horas de sono eu preciso para me sentir bem?


Por mais que gostaríamos que a resposta fosse uma fórmula matemática, as coisas
não são tão simples. Cada pessoa possui seu ritmo, sua resistência e suas deficiências
próprias, o cálculo correto é, no final das contas, experimental. O melhor meio
de saber como seu corpo reage é fazer experimentos, testar diferentes horários e
ver como seu corpo e seu humor se comportam no dia seguinte.

Existem as pesquisas gerais que podem nos ajudar. A maioria dos adultos precisam
de 7 a 9 horas de sono por noite, mas isso é uma média e é, portanto, subjetiva.
A quantidade de sono necessária diminui conforme ficamos mais velhos: um recém nascido
precisa de cerca de 20 hora de sono por dia, mas aos 10 anos o tempo já caiu para
10 horas. Infelizmente, a resposta para essa pergunta é mesmo depende, cada
pessoa possui seu ritmo.

 

Fontes:

http://health.howstuffworks.com/sleep.htm

http://answers.yahoo.com/question/index?qid=20090226095642AAK2T8l


http://br.answers.yahoo.com/question/index?qid=20060906043818AAlT2wx



“As ondas do cérebro comandam o corpo – por Roberto Lent”

Ciência:Física/Biologia
Nível:avançado

Estudo usa realidade virtual para
testar interface cérebro-mente em paciente tetraplégico

Um dos grandes desenvolvimentos possíveis das neurotecnologias é a criação de interfaces
entre o cérebro e a mente. Na teoria, isso quer dizer que, se conseguirmos registrar
em um computador alguma representação da atividade neuronal relacionada a uma função
específica, teoricamente seria possível utilizar essa representação para realizar
a mesma função sob comando do computador. Essa possibilidade abre alternativas terapêuticas
enormes para o tratamento de pacientes com deficiências neurológicas, principalmente
aqueles que não podem se comunicar ou se locomover.

Imagem inspirada no filme O escafandro e a borboleta,
que conta a história do jornalista que ficou completamente paralisado em decorrência
de um acidente vascular encefálico, embora tenha mantido a lucidez.

Recentemente, os cinemas apresentaram o filme O escafandro e a borboleta,
inspirado no livro homônimo do jornalista francês Jean-Dominique Bauby, que
já mencionei
nesta coluna. O jornalista sofreu um acidente vascular
encefálico (um “derrame”, como é popularmente conhecido) que desconectou as regiões
mais baixas do seu cérebro daquelas regiões superiores que realizam o controle dos
movimentos.

Ele ficou, então, completamente paralisado de uma hora para a outra, portador do
que os médicos chamam de síndrome de encarceramento: incapaz de mover um
músculo, comunicação interpessoal zero, embora se mantivesse absolutamente lúcido.
Com muita tenacidade e sofrimento, comunicava-se por meio de piscadelas de um dos
olhos – o único movimento que havia subsistido – com uma enfermeira a quem “ditou”,
letra a letra, o seu livro, depois transformado em filme.

Bauby e os pacientes tetraplégicos em geral seriam candidatos a utilizar as neuropróteses
baseadas em interfaces cérebro-mente, se elas estivessem já ao alcance de uso. Assim,
utilizariam seu próprio pensamento, intacto, para comunicar-se e para mover-se.

As interfaces cérebro-mente

O problema é que o registro da atividade neuronal nem sempre é simples. Uma primeira
possibilidade – a mais invasiva – consiste em abrir o crânio do paciente por meio
de uma neurocirurgia e implantar chips com microeletrodos em regiões estratégicas
do cérebro para captar a atividade neuronal de centenas ou milhares de células nervosas,
durante o desempenho de alguma função.

Tal estratégia tem sido explorada em macacos com crescente sucesso, e mostra-se
capaz de comandar braços robóticos que realizam movimentos até bastante sofisticados,
como os atos de pegar um pedaço de
alimento e levá-lo à boca.
Os pesquisadores, nesse caso, compilam a
atividade de centenas de neurônios envolvidos com os comandos para contrair com
a combinação certa, a força adequada e a direção correta, as engrenagens do braço
robótico como se fossem os músculos do braço real (paralisado ou ausente).

Essa alternativa é complicada e arriscada para uso em humanos, porque seria preciso
realizar uma neurocirurgia para o implante dos microeletrodos. Nem sempre isso é
possível, e haveria muitas complicações que poderiam advir da tentativa.

Outra possibilidade seria utilizar as ondas do eletroencefalograma (EEG), que pode
ser captado através do crânio, sem expor fisicamente o cérebro. O EEG é uma medida
da atividade neuronal do cérebro, descoberto nos anos 1930 por um médico alemão
chamado Hans Berger (1873-1941), que não sabia do que se tratava exatamente, na
época. A técnica apresenta ondas de ritmos diversos, alguns mais rápidos, outros
mais lentos, que podem ser relacionadas a determinadas funções ou estados cerebrais.

As ondas do EEG durante o sono com sonhos, por exemplo, são diferentes daquelas
produzidas durante o sono sem sonhos: isso significa que o EEG acusa quando estamos
sonhando. Da mesma forma, a técnica acusa quando realizamos um movimento, pois o
traçado suave e relativamente lento se transforma em um ritmo agitado relacionado
às contrações musculares. Se o registro for feito bem no topo do crânio, captaremos
especificamente a atividade da região do córtex cerebral que move o pé de uma pessoa.

O paciente tetraplégico visualizava uma rua virtual com lojas
em ambos os lados e pessoas (avatares) que se deslocavam naturalmente. Reproduzido
de Leeb e colaboradores (2008).

Esse indivíduo poderia ser um paciente tetraplégico, solicitado a imaginar os movimentos
de seus pés paralisados. Nesse caso, a atividade cerebral captada pelo EEG (bastaria
para isso uma touca com eletrodos de registro) refletiria os comandos cerebrais
necessários para mover os pés. Levada a um computador para digitalização, quem sabe
fosse possível conduzir a cadeira de rodas do paciente sem a necessidade de uma
terceira pessoa, utilizando apenas o pensamento do paciente.

Ambiente de realidade virtual

Essa alternativa foi utilizada por um grupo de pesquisadores austríacos e alemães
chefiados por Gert Pfurtscheller e Gernot Müller-Putz, do Laboratório de Interfaces
Cérebro-Mente da Universidade Tecnológica de Graz, na Áustria. Essa equipe estudou
o desempenho de um rapaz tetraplégico de 38 anos, portador de uma lesão medular
completa na altura do pescoço e incapaz de mover-se sem uma cadeira de rodas.

Após um período de treinamento intensivo, o rapaz aprendia imaginar movimentos de
seus pés dentro de um ambiente virtual (uma rua fictícia) em que havia lojas, bares
à beira das duas calçadas e pessoas (avatares, como se usa no jargão da
realidade virtual). Ele aprendia a imaginar-se andando até o final da rua. Ao se
aproximar de um dos avatares, devia parar de pensar nos movimentos dos pés para
comunicar-se com eles, que lhe dirigiam a palavra dizendo “Oi” ou “Meu nome é Maggie”.
E continuar o caminho imaginário até o fim da rua virtual.

O treinamento possibilitava que ele imaginasse seus movimentos a partir de seus
pés, e essa ação mental imaginativa ativava justamente a região do cérebro no topo
do crânio, onde se encontram os neurônios que comandam os pés. Essa ativação mental
específica aparecia no traçado do EEG, devidamente filtrado e processado de modo
apropriado.

Na situação virtual, portanto, bastava pensar no movimento dos pés e o computador
movia o cenário como se o rapaz estivesse se deslocando na cadeira de rodas. Uma
esfera de comunicação invisível em torno de cada avatar, representada na figura,
devia fazê-lo parar de pensar no movimento, o que interrompia automaticamente o
deslocamento da cadeira de rodas.

O ambiente virtual de uma rua fictícia era utilizado para o movimento
do paciente na cadeira de rodas (representado pela linha tracejada). Os avatares
tinham em torno de si uma esfera invisível que detectava a proximidade do paciente
(representada por linhas pontilhadas). Tudo funcionou virtualmente, mas o objetivo
é trazer o experimento para uma situação real. Reproduzido de Leeb e colaboradores
(2007).

Os resultados são preliminares porque envolveram somente uma situação virtual muito
simples e apenas um paciente. No entanto, foram interessantes porque mostraram a
possibilidade de utilizar como interface entre o cérebro e a mente um simples registro
eletroencefalográfico que pode ser obtido por meio de uma touca com múltiplos eletrodos.

Os pesquisadores austríacos se preparam para aumentar a complexidade da situação
virtual, mudando a direção do movimento imaginário do paciente, criando obstáculos
inesperados (uma bola arremessada por crianças, por exemplo) e utilizando não apenas
uma rua, mas várias vias de uma cidade virtual.

Além disso, o objetivo será transferir a situação virtual para um ambiente real
e experimentar o sistema em vários pacientes. Também será preciso levar em conta
algumas das observações do paciente. Por exemplo, ele se queixou de que, para parar
a cadeira de rodas, era preciso deixar de imaginar o movimento dos pés, algo difícil
de evitar se um simples pensamento divagante surgisse na mente a qualquer momento.

O avanço das neurotecnologias é espantoso e levanta expectativas enormes para todos
os que precisam de ajuda no desempenho das funções corporais controladas pelo cérebro
e das funções mentais propriamente ditas. Parece até que o futuro chegou…

SUGESTÕES PARA LEITURA

D. Leeb e colaboradores (2007) Self-paced (asynchronous) BCI control of a wheelchair
in virtual environments: A case study with a tetraplegic. Computational Intelligence
and Neuroscience
2007: 79642.

C. Enzinger e colaboradores (2008) Brain motor system function in a patient with
complete spinal cord injury following extensive brain-computer interface training.
Experimental Brain Research 190:215-223.

Roberto Lent
Professor de Neurociência Instituto de Ciências Biomédicas
Universidade
Federal do Rio de Janeiro

Fontes:

http://cienciahoje.uol.com.br/131753

 

O cérebro

“Curiosidades sobre o cérebro humano

Ciência:
Biologia
Nível:
 básico

A cabeça de um ser humano é composta por 22 ossos: o crânio, constituído de 8 ossos, e os ossos faciais, com mais 14 ossos. A função do crânio é proteger o cérebro, que pesa cerca de 1,4kg em um adulto, embora o valor seja ligeiramente menor nas mulheres.

O cérebro possui mais de 100 bilhões de células nervosas através do qual os sinais são enviados e recebidos na forma de pulsos elétricos. Os pulsos viajam a mais de 400km/h, suficientes para acender uma lâmpada, mas também consome mais energia do que qualquer outro órgão de nosso corpo, cerca de 1/5 do que conseguimos ao nos alimentar.

Ele funciona como um sistema integrado, e ao entrar em atividade cada uma de suas partes consome quantias diferentes de oxigênio de acordo com sua “missão”. O fato de que a comunicação entre os neurônios seja feita através de pulsos elétricos é algo certo e comprovado, mas pode não ser o único meio: cientistas chegam a propor modelos em que até mesmo ondas sonoras são utilizadas pelo cérebro, mas nada ainda é conclusivo. É certamente o órgão mais complexo e desconhecido do nosso corpo.

Dentre as principais funções do cérebro, estão:

– Controlar a temperatura corpórea, a pressão arterial, a freqüência cardíaca e a respiração;
– Controlar os sentidos;
– Controlar os movimentos físicos;
– Nos dar a possibilidade de pensar, sonhar, raciocinar, sentir emoções…

Uma outra função do cérebro, não tanto conhecida, é a de manter o equilíbrio do corpo e nos dar orientação espacial. Existe um sistema chamado de Sistema Vestibular (leia um post sobre ele aqui) e parte dele encontra-se no ouvido interno!

Fontes:

http://www.didyouknow.cd/brains.htm
http://www.howstuffworks.com/search.php?terms=brain&gallery=1&media=explanation&page=1
http://saude.hsw.uol.com.br/cerebro6.htm
http://super.abril.com.br/revista/240a/materia_especial_261502.shtml?pagina=1