Durante muito tempo, a pesquisa sobre o sono tratou o córtex cerebral como um seguidor passivo que reage aos sinais vindos das profundezas do cérebro. "Normalmente, o sono está associado ao controle por regiões subcorticais", disse Geoffrey Terral, neurocientista do Albert Einstein College of Medicine em Nova York. O córtex é onde os ritmos lentos do sono profundo podem ser observados, mas os pesquisadores assumiam que os sinais que os desencadeavam vinham de outro lugar.

Em um estudo recente na revista Nature, Terral e Renata Batista-Brito, que dirige o laboratório, relatam uma população de células corticais que desafia essa premissa. Essas células corticais compõem apenas cerca de um por cento dos neurônios inibitórios do córtex, e ligá-las em um camundongo coloca o animal para dormir. "O que nosso trabalho mostra é que o córtex não só pode ver esse ritmo como também iniciá-lo por si mesmo, e isso é suficiente para promover o sono", disse Terral.

As células são chamadas de neurônios Sst-Chodl, em homenagem a dois genes ativos nelas. Neurônios inibitórios de longo alcance marcados pela atividade desses genes são conhecidos há algum tempo, com base em estudos em macacos, mas os pesquisadores não conseguiam descobrir como manipulá-los usando esses genes. Visar qualquer um desses genes captura uma família enorme e heterogênea de neurônios diferentes. "Um único gene não é capaz de atingir essas células", disse Batista-Brito.

Os neurônios inibitórios representam cerca de um quinto de todos os neurônios corticais, de modo que as células Sst-Chodl equivalem a aproximadamente um neurônio em mil no córtex. "Se você não for realmente específico, os contaminantes serão muito mais dominantes do que as células específicas", disse Batista-Brito. Construir uma estratégia que rotule uma célula apenas quando ambos os genes estão ativos levou anos para sua equipe.

"Ir atrás dessas células foi realmente um projeto de alto risco, porque a probabilidade de ver qualquer coisa com 0,1 por cento dos neurônios no córtex é muito baixa", disse Batista-Brito. "Eu escrevi vários projetos de financiamento para esses estudos que foram sempre rejeitados porque era arriscado demais." Sua primeira olhada na anatomia dos neurônios Sst-Chodl provou que o risco valeu a pena.

"No começo, vi dois ou três corpos celulares em todo o cérebro", disse Batista-Brito ao Ars. "Apesar disso, havia uma arborização massiva em todo o córtex visual, como nunca vi em nenhum outro neurônio." Essa "arborização massiva" é uma ramificação semelhante a uma árvore que conecta os neurônios a outras partes do cérebro, tornando-os parte de uma rede de comunicação mais ampla.

Também era muito incomum, já que os neurônios inibitórios são quase sempre locais. Eles recebem entradas de regiões diferentes, às vezes distantes, no cérebro e exercem controle sobre seus arredores imediatos — seu próprio pequeno espaço. "Os neurônios Sst-Chodl são meio que o oposto", disse Batista-Brito. "Eles recebem entradas que são bastante precisas e, em seguida, transmitem essa informação para todos os lugares."

Uma única célula Sst-Chodl se ramifica para todo o córtex visual e, em seguida, envia axônios para as áreas do cérebro responsáveis pelo tato, audição, memória espacial, navegação e movimentos voluntários. Para ver quando as células disparam, a equipe as registrou com imagens enquanto acompanhava o tamanho da pupila, o tônus muscular, o movimento facial, a corrida e a atividade elétrica cortical dos camundongos ao mesmo tempo.

Noventa e cinco de 111 células imageadas acenderam durante o sono de ondas lentas e a vigília tranquila e imóvel, ficando em silêncio durante a corrida e o sono REM. Durante o sono de ondas lentas, o córtex alterna entre estados UP de disparo vigoroso e estados DOWN de quase silêncio; os neurônios Sst-Chodl quebraram esse padrão. "A atividade deles é ainda maior no término do estado UP", disse Terral.

"Uma vez que todos os outros neurônios começam a diminuir sua atividade, esses neurônios começam a aumentá-la ainda mais." Eles também pulam o rebote que outras células mostram ao sair de um estado DOWN. "Esses neurônios se comportam de maneira totalmente diferente de quaisquer outras células que podemos medir em torno dessa transição", disse Terral.

Para entender realmente o que eles fazem, a equipe fez com que os neurônios Sst-Chodl disparassem sob comando usando optogenética, o que envolve a inserção do gene para um canal iônico ativado por luz que pode estimular as células nervosas a disparar. A estimulação optogenética das células Sst-Chodl no córtex visual elevou a potência delta — as ondas cérébrais mais lentas e de maior amplitude medidas durante o sono profundo e restaurador — em todas as camadas.

Isso também estreitou o tempo dos disparos e tornou os estados DOWN mais frequentes e longos. Mas o disparo geral mal mudou. "Esses neurônios não estão mudando tanto a taxa de disparo", disse Terral. "Eles mudam apenas a coordenação — se os neurônios disparam juntos ou não." Normalmente, direcionar uma população em uma dada frequência treina a rede nessa frequência.

Aqui, isso não importava. "Se fizéssemos um estímulo plano, ou delta, ou 20 hertz, ou 60 hertz, você ainda induzia o mesmo tipo de oscilação", disse Batista-Brito. "Há algo nas propriedades intrínsecas dessas células que, uma vez que elas disparam, elas entram nessa única frequência." Ela enfatizou que atualmente não sabemos como elas fazem isso.

O alcance desses neurônios também provou ser excepcionalmente longo. "Seus corpos celulares estavam no córtex visual, mas eles podiam regular a atividade da maioria dos neurônios que estávamos gravando", disse Terral. Correntes inibitórias diretas apareceram em um terço das células a dois milímetros de distância, e estimular o córtex visual teve efeitos mensuráveis até as áreas motoras frontais.

Na etapa final, a equipe focou em experimentos comportamentais. Eles verificaram se a estimulação dos neurônios Sst-Chodl colocaria os camundongos para dormir. Funcionou. Ativar as células em todo o córtex de camundongos em movimento livre aumentou o sono de ondas lentas e REM, reduziu o tempo necessário para adormecer e enviou os animais para seus ninhos durante o dia.

Em seguida, a equipe tentou isso durante a fase escura, quando os camundongos noturnos estão principalmente acordados. "Poderíamos fazê-los dormir mais durante o tempo em que estão acordados do que geralmente dormem durante o dia", disse Batista-Brito. "Eu nunca pensei que esse experimento daria certo. Estamos manipulando um por cento dos neurônios inibitórios com injeções locais, então estamos atingindo apenas uma fração dessas células. E pudemos ver um efeito que foi realmente bastante impressionante."

Esse efeito, argumenta Batista-Brito, aponta para a ideia de que esses neurônios podem ser os sensores de pressão de sono do córtex, algo proposto pela primeira vez por Thomas Kilduff, diretor do Centro de Neurociência da SRI International e coautor do estudo. O sono, explica Batista-Brito, vem em dois sabores: o tipo circadiano que segue a luz e o sono homeostático, a fadiga acumulada que eventualmente nos faz dormir, quer queiramos quer não.

Kilduff, disse Batista-Brito, mostrou que após a privação do sono, estas são as células mais ativas no córtex. Uma pergunta que Batista-Brito e seus colegas ainda não têm a resposta, no entanto, é o que ativa essas células. O que aciona o interruptor? "Uma ressalva do nosso trabalho é que ele foi feito no córtex visual", disse Batista-Brito.

As descobertas sobre o papel coordenador dos neurônios Sst-Chodl, afirma a equipe, devem se generalizar para diferentes regiões do cérebro, mas a fiação real pode não ser a mesma. O laboratório de Batista-Brito está agora repetindo a parte de anatomia de seu trabalho no córtex pré-frontal. A previsão deles é que lá veremos entradas de outras áreas, como o hipotálamo e o tálamo, e isso será o que desencadeará a rede especificamente para o sono.

As células são conservadas desde salamandras até humanos, razão pela qual o artigo argumenta que elas podem ser um ponto de entrada para a disrupção do sono presente em tantas doenças psiquiátricas. A equipe agora está focada em três questões remanescentes: o que ativa essas células, se elas realmente sentem a pressão do sono e por que elas impulsionam a potência delta. Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10876-y