Notícia com publicação científica
Pesquisadores avançam na compreensão da dinâmica da atividade cerebral ao longo do dia
Descobertas podem ser usadas para ajudar a avaliar a fadiga, desenvolver terapias e abordar problemas de saúde mental

Dr. Konstantinos Kompotis, Universidade de Zurique

Neurônios e redes ativas no cérebro de camundongo

10 de dezembro de 2025, 16:01

Fonte

Matt Davenport, Universidade de Michigan

Publicação Original

Universidade de Michigan

Áreas

Bioengenharia, Biologia, Biotecnologia, Computação, Engenharia Biomédica, Epidemiologia, Imagens Médicas, Medicina, Microbiologia, Modelagem Matemática, Neurociências, Neurologia, Simulação Computacional

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Resumo

Em estudo com camundongos, pesquisadores dos EUA, da Suíça e do Japão desenvolveram um protocolo experimental – incluindo microscopia de folha de luz e um método de marcação genética que resultou em neurônios ativos brilhando sob o microscópio – para, em conjunto com uma análise computacional, compreender melhor a dinâmica da atividade cerebral em estados de sono e vigília.

Com o estudo, os pesquisadores pretendem desenvolver indicadores de estados de fadiga, o que pode ter implicações importantes para pessoas com responsabilidades de alto risco, como pilotos e cirurgiões.

Foco do Estudo

Em estudo com animais, avançar na compreensão da dinâmica da atividade cerebral durante o sono e a vigília, a fim de detectar estados de fadiga.

Estudo

Uma equipe de pesquisadores dos EUA, da Suíça e do Japão apresentou novos métodos que revelam quais regiões do cérebro estão ativas ao longo do dia com resolução em nível de célula única, em um estudo com animais.

Usando modelos de camundongos, os pesquisadores desenvolveram um protocolo experimental e uma análise computacional para rastrear quais neurônios e redes dentro do cérebro estavam ativos em diferentes momentos.

Publicado na revista científica PLOS Biology, o estudo fornece novas informações sobre a sinalização cerebral durante o sono e a vigília.

O que a equipe descobriu e como descobriu pode ajudar a desenvolver novas maneiras de avaliar objetivamente a fadiga em humanos. Essas descobertas, por sua vez, poderiam ser usadas para garantir que pessoas com responsabilidades de alto risco, como pilotos e cirurgiões, estejam adequadamente descansadas antes de um voo ou de uma cirurgia.

“Na verdade, somos péssimos juízes da nossa própria fadiga. Ela se baseia na nossa percepção subjetiva de cansaço. Nossa esperança é que possamos desenvolver ‘indicadores’ que nos digam se as pessoas estão particularmente fatigadas e se elas podem desempenhar suas funções com segurança”, explicou o Dr. Daniel Forger, professor de Matemática da Universidade de Michigan.

Enquanto pesquisadores da Universidade de Michigan criavam os fluxos de trabalho matemáticos e computacionais para analisar e interpretar os dados, colaboradores no Japão e na Suíça desenvolviam uma nova e poderosa abordagem experimental.

Eles utilizaram uma técnica de imagem de ponta chamada microscopia de folha de luz, que permitiu gerar imagens 3D de cérebros de camundongos. Eles também introduziram um método de marcação genética que resultou em neurônios ativos brilhando sob o microscópio, permitindo aos pesquisadores observar quais células estavam ativas em todo o cérebro e em que momento.

Realizamos este estudo complexo para entender a fadiga. Observamos mudanças profundas no cérebro ao longo do dia, enquanto permanecemos acordados, e essas mudanças parecem se corrigir quando vamos dormir

Dr. Daniel Forger, professor de Matemática da Universidade de Michigan

Resultados

Trabalhando em conjunto, os pesquisadores da Universidade de Michigan, da Universidade de Zurique, na Suíça, e do Laboratório de Biologia Sintética do Instituto de Pesquisa RIKEN, no Japão, observaram que, de modo geral, quando os camundongos acordam, a atividade começa nas camadas internas, ou subcorticais, do cérebro. Conforme os camundongos progrediam ao longo do dia — ou melhor, da noite (eles são noturnos) — os centros de atividade se deslocavam para o córtex, na superfície do cérebro.

“O cérebro não apenas muda o seu nível de atividade ao longo do dia ou durante um comportamento específico. Ele, na verdade, reorganiza quais redes ou regiões de comunicação estão no comando”, destacou o Dr. Konstantinos Kompotis, cientista sênior do Laboratório de Psicofarmacologia do Sono Humano da Universidade de Zurique e coautor do estudo.

Essa descoberta, e a forma como foi feita, fornece passos fundamentais para a identificação de sinais de fadiga e muito mais, disse o Dr. Daniel Forger. Por exemplo, ele também suspeita que explorar esse padrão geral mais a fundo possa revelar ligações com a saúde mental.

Embora as novas técnicas experimentais não sejam aplicáveis ​​a humanos, os pesquisadores podem traduzir certas descobertas de modelos animais para a fisiologia humana. E as abordagens computacionais desenvolvidas para este estudo são generalizáveis. Segundo os pesquisadores, a abordagem computacional poderia ser aplicada a dados humanos obtidos por meio de exames de EEG, PET e ressonância magnética.

A forma como detectamos a atividade cerebral humana não é tão precisa quanto a observada em nosso estudo. Mas o método que apresentamos neste artigo pode ser modificado para se aplicar a esses dados humanos. Também poderia ser adaptado para outros modelos animais, por exemplo, usados ​​para estudar Alzheimer e Parkinson. Eu diria que é bastante transferível

Dr. Guanhua Sun, doutorando na Universidade de Michigan durante o projeto e agora pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Nova York

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Daniel Forger

Professor de Matemática da Universidade de Michigan

Dr. Konstantinos Kompotis

Cientista sênior do Laboratório de Psicofarmacologia do Sono Humano da Universidade de Zurique

Dr. Guanhua Sun

Pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Nova York

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica PLOS Biology (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade de Michigan (em inglês).

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