Compreendendo as interrupções do ritmo circadiano por meio de modelos matemáticos
Os investigadores estão utilizando modelos matemáticos para obter informações sobre os impactos de várias perturbações nos ritmos circadianos do corpo. Essas interrupções incluem horário de verão, trabalho noturno, jet lag e uso do telefone tarde da noite.
Cientistas da Universidade de Waterloo e da Universidade de Oxford desenvolveram um novo modelo para ajudar os cientistas a compreender melhor a resiliência do relógio mestre do cérebro: o aglomerado de neurónios no cérebro que coordena os outros ritmos internos do corpo. Eles também esperam sugerir formas de ajudar a melhorar esta resiliência em indivíduos com ritmos circadianos fracos ou prejudicados.
As perturbações persistentes do ritmo circadiano estão associadas a problemas de saúde, incluindo diabetes, perda de memória e muitos outros distúrbios.
Os efeitos dos estilos de vida modernos nos ritmos circadianos
“A sociedade atual está a registar um rápido aumento na procura de trabalho fora do horário tradicional de verão”, disse Stéphanie Abo, estudante de doutoramento em matemática aplicada e principal autora do estudo. “Isso perturba muito a forma como somos expostos à luz, bem como outros hábitos, como alimentação e padrões de sono.”
Os ritmos circadianos dos humanos, ou relógios internos, são os ciclos de aproximadamente 24 horas que muitos sistemas corporais seguem, geralmente alternando entre vigília e descanso. Os cientistas ainda estão trabalhando para compreender o aglomerado de neurônios conhecido como Núcleo Supraquiasmático (SCN) ou relógio mestre.
Metodologia e principais descobertas
Ao empregar técnicas de modelagem matemática e equações diferenciais, a equipe de pesquisa de pesquisadores de matemática aplicada modelou o SCN como um sistema macroscópico, ou geral, composto por um número aparentemente infinito de neurônios. Eles estavam especialmente interessados em compreender os acoplamentos do sistema – as conexões entre os neurônios no SCN que permitem atingir um ritmo compartilhado.
Perturbações frequentes e sustentadas nos ritmos circadianos do corpo eliminaram o ritmo partilhado, implicando um enfraquecimento dos sinais transmitidos entre os neurónios do SCN.
Abo disse que ficou surpreso ao descobrir que “uma interrupção pequena o suficiente pode realmente fortalecer as conexões entre os neurônios”.
“Os modelos matemáticos permitem manipular sistemas corporais com especificidade que não pode ser alcançada fácil ou eticamente no corpo ou em uma placa de Petri”, disse Abo. “Isso nos permite fazer pesquisas e desenvolver boas hipóteses com um custo menor.”
Publicado em 23/08/2023 10h00
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