Normalmente, as células piramidais e os interneura´nios GABAanãrgicos no cérebro são ativados simultaneamente. Uma equipe de neurocientistas da Universidade de Nova York, no entanto, identificou recentemente uma classe única de neura´nios que não disparam ao mesmo tempo que todos os neura´nios, células e interneura´nios principais. Curiosamente, a equipe descobriu que esses neura´nios específicos são mais ativos durante o estado DOWN do sono não REM (NREM), quando todos os outros tipos de neura´nios estãoem silaªncio.

"Como costuma acontecer na ciaªncia, nossa descoberta foi um verdadeiro acaso", disse Gya¶rgy Buzsa¡ki, um dos pesquisadores que realizaram o estudo, ao MedicalXpress. "Ao coletar gravações do sono em camadas profundas do cortex, observamos que picos de alguns neura´nios raros ocasionalmente ocorriam durante as anãpocas de sono do chamado 'estado DOWN'. Nenhum neura´nio deveria fazer tal coisa, como éconhecido o estado DOWN ( e identificado por) por seu silaªncio neuronal completo (falta de picos). "

O neocortex, um conjunto de camadas em uma regia£o do cérebro chamada cortex cerebral, éreiniciado milhares de vezes todas as noites a partir do estado transita³rio (50-300 ms de duração) PARA BAIXO. Em seu estudo, Buzsa¡ki e seus colegas identificaram uma classe de neura´nios que parecem ser mais ativos quando todos os outros neura´nios (ou seja, neura´nios piramidais excitata³rios e neura´nios inibitórios) estãoem silaªncio, no estado DOWN, durante os esta¡gios NREM do sono. Em seus experimentos de acompanhamento, eles mostraram que esses neura´nios são células em forma de neuroglia encontradas nas camadas mais profundas do neocortex, que expressam especificamente genes conhecidos como ID2 e Nkx2.1.

Quando eles examinaram essa classe de neura´nios com mais profundidade, Buzsa¡ki e seus colegas observaram que eles tinham uma relação totalmente antaga´nica com todos os outros tipos conhecidos de neura´nios em todos os estados de viga­lia (ou seja, quando os mama­feros estãoacordados e dormindo). Isso sugere que esses neura´nios podem ter uma função única que os diferencia de todas as outras células do cérebro.

"A razãopela qual nem nosnem outros vimos esses neura´nios antes éque eles são muito raros e requerem manãtodos para registrar grandes conjuntos de neura´nios em animais que se comportam", explicou Buzsa¡ki. "Em várias gravações de atividade cerebral coletadas de animais, não encontramos nenhum, um e raramente dois ou mais desses neura´nios entre as centenas que pesquisamos. Dada a novidade e a suspeita de importa¢ncia desses neura´nios, Manuel Valero, um pa³s-doutorado em nosso grupo, decidiu fazer um experimento em larga escala, examinando todos os tipos de interneura´nios conhecidos, cuja identidade molecular permitia sua identificação em um animal se comportando / dormindo. "

Inicialmente, Valero examinou um grupo de células chamadas neura´nios que expressam a³xido na­trico (nNOSs), já que descobertas anteriores sugerem que a molanãcula vola¡til de a³xido na­trico desempenha um papel fundamental no aumento das ondas cerebrais lentas durante o sono NREM. Curiosamente, eles descobriram que uma fração muito pequena de nNOSs disparou durante os estados DOWN do sono NREM.

"Um dia, quando esta¡vamos no elevador do prédio de ciências de nossa universidade, esta¡vamos conversando com um colega que mencionou que eles estavam trabalhando em um grupo incomum de células de forma neuroglia em camadas corticais profundas, o que pode ser importante porque apenas este grupo interneura´nio aumenta desproporcionalmente em o cérebro dos primatas ", disse Buzsa¡ki. "Este colega os chamou de ID2 / Nkx2.1, um pequeno subgrupo da familia nNOS. No final da viagem de elevador, concordamos em uma colaboração."

 

Manuel Valero mostrou então que, quando um canalsensívela  luz era expresso por essa classe única de interneura´nios, a luz brilhante sobre eles por la¢mpadas LED microsca³picas do tamanho de neura´nios revelava sua identidade.

A informação mais importante que os investigadores aprenderam éque quase todos os neura´nios que expressam ID2 / Nkx2.1 estavam ativos especificamente durante os estados DOWN de sono não REM. Essa descoberta pode ter implicações importantes, pois sugere que esses neura´nios tem funções fisiola³gicas cruciais relacionadas a  atividade do cérebro dos mama­feros quando os mama­feros ou outros humanos estãodormindo.

"Descobrir um novo tipo de neura´nio no cérebro éum evento raro", disse Buzsa¡ki. "Descobrir um neura´nio cuja atividade éantaga´nica de todas as maneiras possa­veis a todos os outros neura´nios conhecidos érealmente inesperado, quase como encontrar um ca£o que fala inglês. Todos os outros interneura´nios testados inibiram nossos neura´nios ativos no estado DOWN. Eles podem ser essenciais para ajustar a duração dos estados de silaªncio e afetando a sequaªncia de recrutamento das células piramidais quando elas se reiniciam do estado de silaªncio, como nosso estudo mostrou. "

Além de identificar essa classe de neura´nios que éparticularmente ativa nos estados DOWN do sono NREM, Buzsa¡ki e seus colegas mostraram que sua ativação artificial interfere no aumento da memória auxiliado pelo sono. Embora as evidaªncias que coletaram possam não ser substanciais o suficiente para especular sobre todo o repertório funcional desses neura´nios, sua interação incomum com outras células cerebrais sugere seu possí­vel envolvimento em uma variedade de diferentes computações neurais. Novos trabalhos examinando esses neura´nios podem ajudar a entender melhor suas funções, talvez desvelando seu papel em processos fisiola³gicos muito específicos.

"Em nossos pra³ximos estudos, planejamos nos concentrar em uma sanãrie de questões de pesquisa, como a ativação / inativação dos neura´nios que identificamos afetara¡ a estrutura do sono? Eles tem tipos de receptores especiais que podem ser seletivamente direcionados por drogas? O que eles fazem quando eles aumentam durante a viga­lia? Eles estãopresentes com a mesma proporção em cada regia£o cortical ou são enriquecidos em algumas áreas? E, finalmente, por que esses neura´nios são mais comuns no cérebro humano? "