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Qual é a duração ideal e a função do sono em humanos?

Figura 1. Aproximadamente um terço da vida humana é devotada ao sono, enfatizando o papel vital do sono em várias funções fisiológicas essenciais para a saúde.

- Atualizado no dia 31 de dezembro de 2023 -

          O sono parece possuir funções críticas no processamento cognitivo e na manutenção da saúde psicológica, incluindo recuperação de memórias e processamento emocional. O sono também parece fornecer uma crucial função neuroprotetora através da limpeza de resíduos produzidos pela atividade cerebral. Mudanças na duração do sono, uma característica fundamental do sono, estão ligadas a várias doenças e transtornos psiquiátricos, incluindo doença vascular cardio-cerebral e demência. Duração do sono inferior a 4-5 horas por noite - além de efeitos de curto prazo como sonolência diurna, fatiga diurna, humor deprimido e prejuízos funcionais diurnos - está associada a longo prazo com maior risco de obesidade, diabetes tipo 2, hipertensão, doença cardiovascular, depressão, outras doenças crônicas, problemas de memória e cognitivos, multimorbidade e mortalidade por todas as causas. E, no outro extremo, duração prolongada do sono tem sido reconhecida como um potencial marcador de demência e outras condições deletérias.

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           Sono não é uma "perda de tempo" ou simples descanso como comumente percebido, é um período essencial à saúde e ao bem-estar em crianças, adolescentes e adultos e precisa receber o mesmo nível de atenção dado a fatores como nutrição e exercícios físicos no sentido de promover um estilo de vida saudável (Ref.1-2).

           Alteração nos padrões de sono, incluindo dificuldade para adormecer e permanecer adormecido; qualidade e quantidade de sono reduzidas; e reduzida eficiência de sono são importantes características do processo de envelhecimento (1). Nesse sentido, distúrbios do sono são prevalentes na população com idade mais avançada e podem ser acompanhados por declínio cognitivo e baixo bem-estar. Mesmo em idades mais jovens (30-50 anos), pior qualidade de sono está associada a um risco significativamente elevado de desenvolver problemas de memória e cognitivos em idades mais avançadas (Ref.13).

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(1) Leitura recomendada: Apneia do sono acelera o envelhecimento, mas uso de aparelho que ajuda a respirar ameniza o problema

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           Múltiplos estudos nas últimas décadas têm buscado estabelecer uma recomendação ótima de duração do sono para diferentes fases da vida (infância, adolescência, fase adulta). Porém, a noção de "duração ótima de sono" é controversa na literatura acadêmica e especialistas sugerem que não existe um número mágico ou quantidade ideal de sono que possa ser aplicada de forma generalizada (Ref.3). Segundo recomendações oficiais de agências de saúde nos EUA e no Canadá, a duração de sono para diferentes grupos de idade varia da seguinte forma (Ref.3): 

- Recém-nascidos (0-3 meses): 14-17 horas

- Bebês com 4-11 meses: 12-16 horas

- Bebês com 1 a 2 anos: 11-14 horas

- Pré-escolares (3-6 anos): 10-13 horas

- Crianças (6-13 anos): 9-12 horas

- Adolescentes (14-17 anos): 8-10 horas

- Adultos (18-64 anos): 7-9 horas

- Adultos com ≥65 anos: 7-8 horas

           Apesar dessas referências, as necessidades de sono são determinadas por um complexo conjunto de fatores, incluindo genéticos, ambientais e comportamentais. Por exemplo, evidência acumulada aponta que atletas de alta performance precisam de mais tempo de sono para manter o alto nível de atividade física e se recuperar do intenso treino físico, em torno de 8,3 horas de sono (Ref.4). Para adultos em geral, a faixa de 7-8 horas de sono parece ser a mais associada com ótima saúde (Ref.5). Um robusto estudo publicado em 2022 no periódico Nature Aging (Ref.6), analisando dados genéticos de participantes do UK Biobank com idades de 38-73 anos e ancestralidade primariamente Europeia, encontrou que aproximadamente 7 horas é a duração ótima de sono em termos de saúde mental e cognitiva.

          Em humanos modernos vivendo um estilo de vida caçador-coletor (ex.: grupos tribais na África e aqui na América do Sul) duração de sono reportada é de 6-8 horas, com picos de mais longa duração no inverno (Ref.7). Curioso também apontar que a prevalência de insônia em populações de caçadores-coletores é muito baixa (ao redor de 2%) comparado com a prevalência de insônia em sociedades industriais (ao redor de 10-30%).

       Sob condições naturais, a maioria dos primatas não-humanos diurnos começam a dormir próximo do pôr-do-sol e acordam ao redor do amanhecer (aurora), totalizando cerca de 10-12 horas de sono. Ao contrário desses primatas, humanos vivendo como caçadores-coletores raramente vão dormir no pôr-do-sol, com sono sendo iniciado [na média] 3,2 horas mais tarde. O tempo entre o pôr-do-sol e o sono é preenchido com conversação, socialização e cozimento de alimentos sobre pequenas fogueiras - e com intensidade da luz ambiente oriunda dessas fogueiras geralmente a níveis insuficientes para alterar ritmos circadianos. Nesse contexto, é proposto que humanos modernos (Homo sapiens) são biologicamente distintos de outros primatas pela característica de permanecerem acordados bem após o pôr-do-sol - algo antes tradicionalmente pensado ser limitado a sociedades humanas sedentárias e/ou vivendo em áreas urbanizadas.

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          A duração do sono em diferentes espécies de mamíferos varia dramaticamente em uma faixa de 2 a 20 horas (Fig.2). O elefante-Africano (Loxodonta africana) é o mamífero com a menor necessidade de sono reportada, dormindo apenas 2,1 horas por dia; já o morcego da espécie Myotis lucifugus é a espécie que exibe a maior duração de sono conhecida: média de 20 horas por dia. Essa duração não está relacionada ao tamanho cerebral ou habilidade cognitiva e, sim, ao nicho ecológico e necessidades alimentares (balanço energético) (Ref.8). Por exemplo, no caso do morcego M. lucifugus, as presas desse animal (mariposas e mosquitos) exibem alta atividade durante períodos noturnos específicos, tornando improdutivo e arriscado (vulnerabilidade a predadores) para o morcego ficar acordado e ativo pela maior parte do dia. Apesar de ser aparente que humanos e outros mamíferos precisam de uma duração mínima de sono, é ainda incerto apontar precisamente o porquê do sono ser uma parte essencial da vida além de uma estratégia ecológica de conservação de energia.

Figura 2. Duração total do sono diário e do sono REM em diferentes espécies de mamíferos. Importante apontar que, diferente de outros mamíferos placentários, cetáceos (ex.: golfinhos e baleias) exibem apenas sono unihemisférico ou seja, apenas um dos hemisférios do cérebro fica adormecido por vez. No caso do golfinho apontado, esse dorme 8 horas/dia, mas considerando o cérebro como um todo, temos apenas 4 horas de sono diário. Ref.8 

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Curiosidades:

  • Pinguins da espécie Pygoscelis antarcticus dormem mais de 11 horas por dia, porém, através de uma extrema intermitência, dormindo e acordando a cada ~4 segundos! Os milhares de "micro-sonos" ao longo do dia parecem ajudar na sobrevivência dessas aves, ao permitir constante estado de alerta, especialmente durante a proteção de ovos e criação de filhotes. Para mais informações: Esse pinguim sobrevive dormindo apenas 4 segundos - milhares de vezes ao longo do dia!
  • Renas (Rangifer tarandus) conseguem dormir e comer [ruminar] ao mesmo tempo! É sugerido que essa habilidade evoluiu para garantir um mais longo período de alimentação no verão e maximizar o acúmulo de calorias no corpo para o inverno Ártico. Para mais informações: Qual a função das galhadas nos alces e outros cervídeos? 
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           O sono humano e de várias outras espécies de mamíferos ocorre através de duas fases: fase REM (rápido movimento dos olhos) e fase não-REM (sem rápido movimento dos olhos). Essas fases são divididas em três estágios (N1-N3) (Ref.9). Cada fase e estágio do sono inclui variações no tônus muscular, padrões de ondas cerebrais e movimentos dos olhos. Uma hipótese propõe que o processo de sono permite a drenagem de toxinas do cérebro. A evidência para essa hipótese é que o sistema glinfático funciona melhor quando o cérebro está relativamente inativo (ex.: durante o sono não-REM e anestesia). É também sugerido que durante o sono não-REM o assim chamado "excesso de sinapses é removido". 

          No geral, as seguintes funções do sono propostas por hipóteses diversas são (Ref.9): 

- Maturação neural;

- Facilitação de aprendizado ou memória;

- Eliminação sistemática de sinapses carregando informações desimportantes que podem "congestionar" a rede sináptica no cérebro;

- Cognição;

- Limpeza de resíduos metabólicos gerados pela atividade neural no cérebro despertado;

- Conservação de energia metabólica.

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ATUALIZAÇÃO: Um estudo publicado no Journal of Proteome Research (Ref.10) encontrou que em camundongos e provavelmente humanos, o nível de uma proteína chamada de pleiotrofina (PTN) é reduzido no hipocampo após privação de sono e sua expressão está associada com funções cognitivas. Essa redução mostrou engatilhar uma cascata de sinalizações causando apoptose de neurônios. Em humanos, essa proteína está implicada no desenvolvimento de Alzheimer e outras doenças neurodegenerativas.

> Evidência experimental recente mostrou que o aumento de ondas lentas no cérebro durante o sono profundo na fase não-REM melhora a função cardíaca ao induzir contrações e relaxamentos mais vigorosos no ventrículo esquerdo do coração. O ventrículo esquerdo supre a maioria dos órgãos, as extremidades e o cérebro com sangue arterial rico em oxigênio. Esse fenômeno fisiológico sono-induzido aumenta a circulação sanguínea no corpo, com efeitos positivos no sistema cardiovascular, e pode ser um mecanismo que ajuda a explicar por que o sono é benéfico para a saúde cardiovascular. Ref.

(2) Leitura recomendada: Edison e Dalí estavam certos: Acordar logo após cochilar anaboliza a criatividade

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          Sobre o sono REM em específico, neste o cérebro entra em um estado de atividade metabólica muito alta e similar ao período despertado. Evidências sugerem que esse estado funciona primariamente como uma forma de restabelecer uma temperatura ideal no tecido cerebral, evitando prejuízos às suas funções, mas com o corpo como um todo mantendo baixa atividade e economia de energia. Não existe convincente evidência de que o sono REM promova benefícios cognitivos específicos (ex.: consolidação de memórias e de aprendizado) como comumente alegado.

          Por exemplo, monotremos (ex.: ornitorrinco) possuem uma temperatura corporal e cerebral de ~31°C, enquanto mamíferos placentários possuem uma temperatura corporal e cerebral de ~37°C. Isso pode explicar por que os monotremos exibem uma longa duração de sono REM relativo ao sono total e, em termos absolutos, relativo aos outros mamíferos. Deixar a temperatura cerebral cair para menos de 31°C por muito tempo pode ser deletério, pelo menos no clado Mammalia. Essa relação entre temperatura corporal e duração do sono REM também é observada em outros grupos de mamíferos (Ref.8). Além disso, aves possuem a maior temperatura corporal e cerebral entre os homeotérmicos (~41°C), assim como as mais altas taxas metabólicas, e exibem as menores quantidades diárias de sono REM (~0,7 hora por dia). Cetáceos podem não exibir sono REM, mas alternam os estados (despertado ou adormecido) entre os hemisférios cerebrais.

           Aliás, existe evidência científica recente de que durante o inverno (tempo mais frio), o sono REM em humanos possui duração significativamente maior do que no verão - diferença média de 30 minutos (Ref.9).

           Essas evidências sugerem que o sono REM possui um papel primário de termorregulação cerebral, sendo engatilhado por uma redução da temperatura no tronco cerebral durante o sono não-REM, cessando quando a temperatura ideal é alcançada, em um ciclo de repetição (Ref.8). Seria uma função similar ao tremor corporal em um ambiente frio, e, além da função neuroprotetora, também torna o cérebro capaz de rapidamente acordar em situações de emergência.

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> Importante realçar que a termorregulação é mantida durante o sono não-REM, apesar de uma redução significativa da temperatura corporal em relação ao estado despertado. No sono REM, o tônus muscular (3) e a termorregulação corporais são fortemente reduzidos.

(3) Leitura recomendada: O que é a aterrorizante Paralisia do Sono?

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E, mais recentemente, pesquisadores encontraram evidência de que durante o período de sono profundo, 


REFERÊNCIAS

  1. Sabia et al. (2022). Association of sleep duration at age 50, 60, and 70 years with risk of multimorbidity in the UK: 25-year follow-up of the Whitehall II cohort study. PLoS Medicine 19(10): e1004109. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1004109
  2. Ramar et al. (2021). Sleep is essential to health: an American Academy of Sleep Medicine position statement. Journal of Clinical Sleep Medicine, Volume 17, Issue 10. https://doi.org/10.5664/jcsm.9476
  3. Chaput et al. (2018). "Sleeping hours: what is the ideal number and how does age impact this?" Nature and Science of Sleep, 10:421-430. https://doi.org/10.2147%2FNSS.S163071
  4. Sargent et al. (2021). "How Much Sleep Does an Elite Athlete Need?" International Journal of Sports Physiology and Performance, Volume 16, Issue 12, Pages 1746-1757. https://doi.org/10.1123/ijspp.2020-0896
  5. Chaput et al. (2020). Sleep duration and health in adults: an overview of systematic reviews. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, Volume 45, Number 10. https://doi.org/10.1139/apnm-2020-0034
  6. Li et al. (2022). The brain structure and genetic mechanisms underlying the nonlinear association between sleep duration, cognition and mental health. Nature Aging 2, 425–437. https://doi.org/10.1038/s43587-022-00210-2
  7. Siegel, J. M. (2022). Sleep function: an evolutionary perspective. The Lancet Neurology, Volume 21, Issue 10, P937-946. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(22)00210-1
  8. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK526132/ 
  9. Seidler et al. (2023). Seasonality of human sleep: Polysomnographic data of a neuropsychiatric sleep clinic. Frontiers in Neuroscience, Volume 17. https://doi.org/10.3389/fnins.2023.1105233
  10. Zhou et al. (2023). The Combination of Quantitative Proteomics and Systems Genetics Analysis Reveals that PTN Is Associated with Sleep-Loss-Induced Cognitive Impairment. Journal of Proteome Research, 22, 9, 2936-2949. https://doi.org/10.1021/acs.jproteome.3c00269 
  11. Huwiler et al. (2023). Auditory stimulation of sleep slow waves enhances left ventricular function in humans, European Heart Journal, ehad630. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehad630
  12. https://diabetesjournals.org/care/article-abstract/doi/10.2337/dc23-1156/153802/Chronic-Insufficient-Sleep-in-Women-Impairs
  13. Leng et al. (2024). Association Between Sleep Quantity and Quality in Early Adulthood With Cognitive Function in Midlife. Neurology, 102 (2). https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000208056