Nossos olhos geralmente ficam fechados quando dormimos. No entanto, muita atividade ocorre sob nossas pálpebras fechadas: uma equipe de pesquisadores liderada pelas pesquisadoras seniores Caroline Lustenberger, Sarah Meissner e Nicole Wenderoth do Neuronal Movement Control Laboratory da ETH Zurich observou que o tamanho da pupila flutua constantemente durante o sono.

A pupila durante o sono

Às vezes, ela se dilata, às vezes se contrai; às vezes, essas mudanças ocorrem em segundos, às vezes, apenas no decorrer de vários minutos. “Essa dinâmica reflete o estado de excitação ou o grau de ativação cerebral nas regiões responsáveis pela regulação do sono-vigília“, diz Lustenberger. “Essas observações contradizem a suposição anterior de que o nível de excitação durante o sono é geralmente baixo.”

Em vez disso, essas flutuações no tamanho da pupila mostram que o cérebro alterna constantemente entre níveis mais altos e mais baixos de ativação, mesmo durante o sono. Essas novas descobertas confirmam para os seres humanos o que outros grupos de pesquisa descobriram recentemente em estudos com roedores, que também mostram flutuações lentas no nível de ativação (conhecido na comunidade científica como excitação). O estudo dos pesquisadores da ETH foi publicado recentemente na revista Nature Communications.

A dinâmica da pupila não está relacionada apenas às diferentes fases do sono

As regiões do cérebro que controlam o estado de ativação estão localizadas nas profundezas do tronco cerebral. É por isso que tem sido difícil medir diretamente esses processos em humanos durante o sono. Os métodos existentes são tecnicamente exigentes e ainda não foram estabelecidos nesse contexto. Portanto, o estudo dos pesquisadores da ETH baseia-se em medições das pupilas. É bem sabido que as pupilas indicam o estado de ativação quando uma pessoa está acordada. Portanto, elas podem ser usadas como marcadores de atividade em regiões mais profundas do cérebro.

Para examinar as alterações nas pupilas dos seres humanos durante o sono, os pesquisadores da ETH desenvolveram um novo método: usando uma técnica adesiva especial e um gesso transparente, eles conseguiram manter os olhos dos indivíduos abertos por várias horas. “Nossa principal preocupação era que os participantes não conseguissem dormir com os olhos abertos. Mas em um quarto escuro, a maioria das pessoas esquece que seus olhos ainda estão abertos e pode dormir”, explica o principal autor do estudo, Manuel Carro Domínguez, que desenvolveu a técnica.

A análise dos dados mostrou que a dinâmica da pupila está associada não apenas às diferentes fases do sono, mas também a padrões específicos de atividade cerebral, como os fusos do sono e as ondas pronunciadas do sono profundo – ondas cerebrais importantes para a consolidação da memória e a estabilidade do sono. Os pesquisadores também descobriram que o cérebro reage a sons de diferentes intensidades, dependendo do nível de ativação, o que se reflete no tamanho da pupila.

Um regulador central do nível de ativação é uma pequena região no tronco cerebral chamada locus coeruleus. Em animais, os cientistas demonstraram que essa região é importante para a regulação dos estágios do sono e da vigília. Nesse estudo, os pesquisadores da ETH não conseguiram provar se o locus coeruleus é de fato diretamente responsável pelas alterações pupilares. Os especialistas observaram apenas alterações pupilares que estão relacionadas ao grau de ativação cerebral e à atividade cardíaca.

Em um estudo de acompanhamento, os pesquisadores querem tentar influenciar a atividade do locus coeruleus com medicamentos para examinar como isso afeta a dinâmica da pupila. Eles esperam obter informações sobre se essa região do cérebro é realmente responsável pelo controle das pupilas durante o sono e como as alterações no nível de ativação afetam o sono e suas funções.

Usando a dinâmica da pupila para diagnosticar doenças

A compreensão da dinâmica da pupila durante o sono também pode fornecer informações importantes para o diagnóstico e o tratamento de distúrbios do sono e outras doenças. Portanto, os pesquisadores querem investigar se as alterações na pupila durante o sono podem fornecer pistas sobre os distúrbios funcionais do sistema de excitação. Esses incluem distúrbios como insônia, transtorno de estresse pós-traumático e possivelmente a doença de Alzheimer.

Outra meta é tornar a tecnologia utilizável fora dos laboratórios do sono, por exemplo, em hospitais, onde ela poderia ajudar a monitorar a vigília de pacientes em coma ou diagnosticar com mais precisão os distúrbios do sono. A pupila como uma janela para o cérebro poderia, portanto, abrir caminho para novas possibilidades na medicina do sono e na neurociência.