Estados psicodélicos e sono no cérebro do rato: estudos comportamentais, eletrofisiológicos e moleculares - Souza, Annie da Costa (2020)
Psicodélicos clássicos são substâncias conhecidas por induzir estados alterados de consciência. Esses estados dependem da atividade de receptores serotonérgicos 5-HT2A e 5-HT1A. Porém, devido à longa proibição dessas drogas, pouco é conhecido quanto aos correlatos eletrofisiológicos no cérebro. No primeiro capítulo do presente trabalho, investigamos os efeitos da 5-MeO-DMT(DMT) e do d-LSD, dois potentes agonistas serotonérgicos, na atividade eletrofisiológica do hipocampo (HP) e do córtex pré-frontal (PF) de ratos. Encontramos alterações típicas de comportamento nos 15 minutos subsequentes à injeção das drogas, tais como aumento da locomoção, ocupância da arena, e ocorrência de comportamentos estereotipados (wetdog shake, andar descoordenado etc). Em acordo com resultados prévios, encontramos alterações nos potenciais de campo local (‗local field potential‘, LFP) no PF, bem como no HP. Enquanto a potência na faixa de frequência de theta (5-10Hz) gama (30-100Hz) diminuiu em ambas as áreas nos primeiros 30 minutos após a injeção de DMT, a potência na faixa de delta (0.5-4.5Hz) não apresentou variação significativa. De modo semelhante, porém tardio, o HP apresentou diminuição da potência na faixa de gama após ~4h30min da injeção de d-LSD. Além disso, encontramos um aumento da coerência entre PF e HP na faixa de delta e gama para os experimentos DMT na condição experimental de injeção intraperitoneal (i.p.). Considerando que os achados acima mencionados sugerem que DMT e d-LSD levam a estados cerebrais alterados em termos de eletrofisiologia, decidimos compará-los ao ciclo sono-vigília. Análises de mapa de estados definidos por razões espectrais demonstraram que ambas as substâncias promovem uma mudança no ciclo sono-vigília. Os animais apresentaram maior velocidade durante estados classificados eletrofisiologicamente como sono de movimento rápido dos olhos (‗rapid eye movement‘, REM) e sono de ondas lentas (‗slow wave sleep‘, SWS). Em alguns casos foi possível observar também transições pouco usuais entre estados (WK para REM). Em outras palavras, ainda que o animal estivesse comportamentalmente acordado, essa vigília é similar a estados de sono, pelo menos em termos eletrofisiológicos. Em suma, esses resultados corroboram parcialmente achados anteriores e trazem alguns pontos ao debate. Adicionalmente, os novos resultados encontrados aqui contribuem para um melhor entendimento das mudanças eletrofisiológicas causadas por alucinógenos no cérebro. O segundo capítulo dessa tese é dedicado à investigação do papel cognitivo das fases do sono em termos moleculares (e eletrofisiológicos). O sono desempenha um papel importante na consolidação de memórias, entretanto, pouco se sabe sobre os aspectos moleculares que estão por trás desse papel e sobre qual dinâmica tal perfil apresentaria durante as fases de SWS e sono REM. Em estudo prévio, demonstramos que a CaMKIIα fosforilada, uma proteína quinase relacionada à plasticidade sináptica, diminui durante o SWS e encontra-se com níveis aumentados durante o sono REM no HP de ratos. Tal efeito ocorre somente em animais que foram previamente expostos a objetos novos na vigília precedente, assim como na indução transcricional de genes imediatos (IEG) dependentes de CaMKII durante o sono REM, conforme estudos anteriores de nosso grupo. Tal indução de IEG se dá inicialmente no HP e depois, gradualmente, se transfere ao córtex somestésico primário (S1). Hipotetizamos que o SWS e o sono REM possuem papéis e perfis de fosforilação proteica distintos no processamento de memórias durante o sono. Mais especificamente, fizemos um ‗screening‘ das proteínas fosforiladas no S1 e no HP durante ambas fases do sono em animais expostos (+) ou não expostos (-) à novidade na vigília anterior. Identificamos 535 fosfoproteínas no total para as regiões HP (198) e S1 (337), dentre as quais 90 proteínas foram significativamente moduladas (S1=69; HP=21). Através de análises ontogenéticas encontramos que as proteínas moduladas pertencem a diversas classes, por exemplo, relacionadas à organização de citoesqueleto, processamento de RNA, vias de sinalização por cálcio etc. Os resultados apontam para uma maior abundância de proteínas significativamente moduladas no S1 de animais expostos a novidade durante o SWS (S1=23 HP=9, SWS+ x SWS-). Possivelmente essa modulação (diminuição/aumento) da abundância de proteínas fosforiladas está relacionada aos estados de ativação e desativação (‗up and down‘ states) que ocorrem no SWS. Já durante o sono REM, há menor número de proteínas moduladas (S1=3; HP=3, REM+ x REM-). É possível que a novidade/estímulo gere uma fosforilação mais seletiva de proteínas relacionadas ao processamento sensorial, principalmente durante o sono REM. Encontramos que proteínas relacionadas à plasticidade sináptica estão moduladas e que algumas delas se correlacionam com fusos corticais durante o SWS e sono intermediário (IS). Por exemplo, a Relina, proteína que regula positivamente a morfogênese sináptica, está aumentada durante o sono REM+ comparado ao SWS+, e se correlaciona positivamente com o número de fusos durante o SWS e IS. Comparando os mesmos grupos encontramos que a CaCNA, um canal de cálcio dependente de voltagem, encontra-se com níveis diminuídos de fosforilação. A CaCNA desfosforilada forma um complexo (com Ca+2\Calcineurina) que atua na regulação transcricional de genes relacionados a plasticidade sináptica. As análises funcionais das proteínas que servem de marcadores dos grupos experimentais e análises de correlação com fusos indicam que há enriquecimento concomitante de vias relacionadas a cascatas envolvidas na regulação positiva e negativa da ‗força sináptica‘ (por exemplo, proteínas quinases e fosfatases). Tal ideia é corroborada por achados prévios do nosso grupo e também por evidências recentes de outros grupos (e.x. poda e ‗reforço‘ de sinapses durante o REM após aprendizado motor). Nosso estudo indica que o SWS e o sono REM possuem diferentes perfis de fosforilação de proteínas relacionadas à modulação sináptica, sugerindo que possuem papéis distintos e complementares na consolidação de memórias. Nossos achados corroboram a teoria do entalhamento de memórias durante o sono, no qual algumas sinapses são ‗fortalecidas‘ enquanto outras são ‗enfraquecidas‘.