Em um estudo publicado na Nature Neuroscience , pesquisadores do Laboratório do Dr. Liu Danqian no Instituto de Neurociência, Centro de Excelência em Ciência do Cérebro e Tecnologia de Inteligência da Academia Chinesa de Ciências demonstraram que a ativação seletiva do córtex retroesplenial codifica e regula o movimento rápido dos olhos (REM ) sono, revelou os padrões de atividade cortical e uma região cortical seletivamente ativada durante o sono REM – o córtex retroesplenial (RSC) – descobriu e caracterizou dois subestágios distintos do sono REM e confirmou que a atividade neuronal RSC codifica e regula a transição de dois subestágios.

O sono REM foi descoberto e definido em 1951 pelo cientista americano Eugene Aserinsky, que registrou o eletroencefalograma (EEG) e o eletro-oculograma (EOG) em seu filho de 8 anos durante o sono e descobriu um estado especial de sono com rajadas de movimentos oculares e alta ativação cerebral . Nos estudos seguintes, ele confirmou que esse estado é diferente dos estados normais de sono com sonho enriquecido e o denominou sono REM, ou sono dos sonhos.

O mecanismo subjacente à regulação do sono REM, incluindo como o cérebro pode controlar a estimulação sensorial externa durante o sono REM com um nível de ativação cerebral tão alto, e o significado biológico de sua existência e o papel desse estado no desenvolvimento do cérebro permanecem indefinidos. Do ponto de vista da evolução, o sono REM aparece quase ao mesmo tempo que a evolução do córtex. Para tanto, estudar o padrão de atividade cerebral e o mecanismo regulador do sono REM poderia avançar na compreensão da evolução do sistema nervoso central.

Para investigar se o córtex participa da regulação do sono REM, os pesquisadores implantaram uma janela crônica em camundongos Thy1-GCaMP6s cobrindo todo o córtex dorsal.

Eles usaram um sistema de imagem de campo amplo de dois canais para capturar os sinais hemodinâmicos e de cálcio, com EEG, eletromiograma (EMG) e gravação de vídeo simultaneamente. Após a análise de componentes independentes espaciais, foram separados onze módulos de função nomeados cada um por sua estrutura anatômica correspondente. Entre esses módulos, o RSC exibiu a maior ativação do que os outros.

Usando a causalidade de Granger e a análise de fatoração de matriz não negativa convolucional, os pesquisadores descobriram que as ondas corticais se originaram principalmente do RSC e tais ondas ocorreram especificamente no sono REM, mas não em outros estados cerebrais. Além disso, eles descobriram que a ativação neuronal do RSC é específica da camada, com ativação seletiva da camada 2/3 em vez da camada 5.

Curiosamente, pela inspeção da gravação de vídeo , os pesquisadores descobriram que, durante o sono REM, os camundongos mostraram movimentos faciais enriquecidos, além de rajadas de movimentos oculares rápidos . Ao analisar os movimentos faciais usando um método não supervisionado para extrair as características e agrupar, eles descobriram dois subestágios do sono REM: com (aREM) ou sem (qREM) movimento facial enriquecido. Esses dois subestágios têm atividade autonômica distinta e espectro EEG diferencial, e o sono REM sempre transita de qREM para aREM.

Surpreendentemente, os pesquisadores descobriram que o neurônio RSC L2/3 exibia dois padrões temporais distintos, altamente compatíveis com os dois subestágios REM. Usando optogenética de circuito fechado, os pesquisadores finalmente descobriram que a inativação do RSC durante o sono REM aboliu amplamente a transição qREM para aREM, sugerindo que o RSC é essencial para a transição do subestágio.

Este estudo mostrou pela primeira vez o papel do córtex na regulação do sono REM e abre caminho para a compreensão do complexo papel da ativação cortical durante o sono REM. A descoberta de dois subestágios fornece uma nova direção para o estudo da complexa função do sono REM .