Ondas Delta

O que são ondas delta?

As ondas delta são padrões de baixa frequência de atividade elétrica no cérebro. Elas se tornam especialmente proeminentes durante os estágios mais profundos do sono não-REM, quando a percepção do ambiente externo é reduzida e o corpo entra em um estado altamente restaurador.

A frase "sono de ondas delta", portanto, refere-se tanto a um ritmo cerebral mensurável quanto ao estágio do sono em que esse ritmo é mais visível. Vale destacar que a atividade delta, por si só, não é uma medida completa da qualidade do sono.

Características das ondas delta

As ondas delta têm ciclos relativamente longos e baixa frequência. Durante o sono de ondas lentas, elas frequentemente aparecem como oscilações grandes e sincronizadas em grupos de neurônios. Essa sincronização está associada a uma menor responsividade ao ambiente e à parte mais profunda do ciclo normal de sono.

A atividade delta é avaliada por meio de um EEG, e não apenas por um índice de sono de consumo. A interpretação clínica considera o registro completo, a idade e a condição da pessoa, artefatos no sinal, exposição a medicamentos ou substâncias, e a relação entre a atividade cerebral e outras medições, como respiração e tônus muscular. A atividade delta durante a vigília pode ter significados diferentes da atividade delta durante o sono, por isso o contexto é importante.

A idade também influencia a quantidade e a distribuição da atividade de ondas lentas. Crianças e adolescentes geralmente apresentam mais sono de ondas lentas do que adultos mais velhos, enquanto a profundidade e a continuidade dessa atividade podem mudar ao longo da vida. Essas diferenças normais tornam não confiáveis as alegações amplas sobre uma quantidade "perfeita" de atividade delta.

Como as ondas delta são geradas em estados de não sono

As ondas delta emergem do próprio córtex. Grandes grupos de neurônios corticais alternam de forma quase síncrona entre estados de hiperexcitabilidade ("alto") e hipoexcitabilidade ("baixo"). A amplitude e a inclinação de uma onda delta refletem o número de neurônios oscilando juntos.

Como ritmos mais lentos recrutam agrupamentos de células especialmente grandes, propõe-se que a frequência de uma oscilação delta seja inversamente relacionada ao tamanho da população sincronizada — um ritmo delta envolve uma rede muito mais ampla do que um ritmo mais rápido alfa ou beta.

Essa origem cortical explica por que a onda delta necessita de um córtex intacto. Em modelos de AVC destacados por Assenza & Lazzaro, uma lesão subcortical que remove as conexões de entrada desencadeia atividade delta no córtex subjacente, mas uma lesão que danifica diretamente o córtex a ponto de torná-lo quase silencioso não produz o mesmo padrão delta. Em outras palavras, a delta surge quando os circuitos corticais ainda estão operacionais, mas desconectados do seu impulso talâmico ou subcortical normal.

A relação entre a delta e as estruturas cerebrais mais profundas torna-se mais clara durante a perda de consciência induzida por propofol. Segundo Boly et al., à medida que o propofol se aprofunda, a atividade lenta na faixa de delta a alfa aumenta seletivamente. Quando os pesquisadores usaram modelagem causal dinâmica para rastrear a origem dessas mudanças espectrais, descobriram que a transição para a inconsciência não foi impulsionada por um aumento adicional na excitabilidade talâmica; esse aumento ocorreu mais cedo, durante a sedação leve.

Em vez disso, a perda de consciência foi marcada por uma queda específica na conectividade corticocortical retroalimentada das áreas frontais para as parietais. Portanto, embora a delta seja gerada por circuitos corticais, o que ela "significa" depende criticamente de como esses circuitos se comunicam entre si e com o tálamo.

Delta de alta amplitude não significa automaticamente "inconsciente"

Os médicos há muito tempo usam a delta de alta amplitude como um sinal de alerta para a redução da consciência. Em muitos casos, como no sono de ondas lentas, na anestesia e nos estados pós-ictais, de fato é.

Mas o estudo de Frohlich et al. 2021 documenta uma lista impressionante e pouco reconhecida de condições conscientes ou responsivas que também apresentam delta proeminente:

• Síndrome de Angelman

• Certas epilepsias

• Responsividade comportamental durante a anestesia com propofol

• Delirium pós-operatório

• Estados de dissociação, como o sonho

• Experiências psicodélicas intensas

Relatórios clínicos mais antigos acrescentam:

• Síndrome de Rett

• Síndrome de Lennox-Gastaut

• Esquizofrenia

• Doenças mitocondriais

• Encefalopatia hepática

• Estado de mal epiléptico não convulsivo.

A delta aparece de forma tão consistente em todo esse panorama que usar apenas a potência de delta como um medidor de consciência classificaria incorretamente muitas pessoas acordadas e conscientes como inconscientes.

A resolução desse paradoxo reside em combinar a potência espectral com medidas de complexidade do EEG, ou entropia. Um EEG rico em delta pode pertencer a um cérebro consciente se o sinal permanecer complexo e imprevisível; ele sinaliza a inconsciência de forma muito mais confiável quando a complexidade cai.

Os dados sobre o propofol de Boly et al. reforçam essa visão. A perda de consciência não foi apenas "mais delta", mas sim uma interrupção na conectividade de feedback frontal para parietal, uma mudança que provavelmente reduz o processamento integrado de informações.

Portanto, sempre que possível, médicos e pesquisadores devem examinar a conectividade e a complexidade juntamente com a potência espectral.

Delta em vigília e plasticidade neural

A plasticidade neural é a capacidade contínua do cérebro de ajustar a força sináptica e reorganizar redes ao longo da vida. Assenza & Lazzaro exploraram se as ondas delta poderiam servir como um marcador de EEG não invasivo de plasticidade. Eles usaram uma técnica chamada estimulação magnética transcraniana (EMT), especificamente um protocolo de estimulação intermitente por rajadas de teta (iTBS), para aumentar transitoriamente a excitabilidade cortical em voluntários saudáveis acordados.

Após o iTBS real, a potência de delta aumentou. Após a estimulação simulada (placebo), não aumentou. Esse acoplamento temporal sugere uma associação entre processos semelhantes à plasticidade e a delta, estendendo o trabalho de sono-plasticidade de Tononi e colaboradores para o estado de vigília.

No entanto, os autores classificam explicitamente os dados como correlacionais. Nenhuma correlação foi encontrada entre a potência de delta e a amplitude do potencial evocado motor, e o aumento de delta não foi claramente separado no tempo da mudança de excitabilidade induzida pela EMT. Portanto, a relação exata permanece indefinida.

Ondas delta no AVC

O AVC agudo oferece um experimento natural no qual o cérebro está lesionado e, simultaneamente, se reorganizando. Assenza & Lazzaro também revisaram evidências que mostram que as ondas delta sobre o hemisfério afetado são um indicador sensível de disfunção neuronal, correlacionando-se com o volume da lesão e a gravidade do déficit neurológico agudo.

Se a delta se espalha do lado afetado para o hemisfério não afetado, o prognóstico parece ser pior. Importantemente, as medidas de delta no EEG na fase aguda adicionam valor preditivo para a recuperação clínica aos três meses, além do que um médico pode estimar apenas pelo exame à beira do leito.

Ao mesmo tempo, a delta pode não ser puramente um sinal de dano. Em ratos com AVC, a delta no hemisfério contralesional parece agir como um "guia de atração" para fibras inter-hemisféricas que brotam em direção ao lado lesionado. A mesma revisão hipotetiza que, em pacientes humanos, neurônios perilesionais formando novas conexões podem induzir agrupamentos maiores a oscilar em frequências delta, refletindo uma tentativa de reorganização neural.

Portanto, a delta observada após o AVC provavelmente incorpora tanto a lesão inicial quanto os processos de recuperação em andamento, embora incompletos. Novamente, as evidências são correlacionais; nenhum papel causal para a delta na modelagem da plasticidade ou reparo foi comprovado.

Delta fora do sono e depuração cerebral

O sistema glinfático é uma rede que move o líquido cefalorraquidiano (LCR) ao longo dos espaços perivasculares e através do tecido cerebral, fornecendo nutrientes e eliminando resíduos metabólicos.

Um estudo de referência em camundongos realizado por Hablitz et al. examinou o influxo glinfático sob seis regimes anestésicos diferentes e o comparou com a atividade cerebral e medidas cardiovasculares. O influxo do marcador de LCR foi maior sob cetamina-xilazina, seguido por isoflurano suplementado com dexmedetomidina e pentobarbital; foi baixo sob alfa-cloralose, Avertina e isoflurano isolado.

Quando os pesquisadores analisaram todos os regimes, encontraram uma correlação positiva entre o influxo glinfático e a potência de delta cortical, e uma correlação negativa com a potência de beta e a frequência cardíaca. Esta é uma observação notável, mas registra uma associação em animais anestesiados, não um mecanismo causal em humanos acordados.

Extrapolações de que "as ondas delta limpam o cérebro" ou que a delta em vigília aumenta agudamente o fluxo glinfático simplificam excessivamente os dados e não são respaldadas por evidências para estados de não sono.

O que as ondas delta revelam sobre a função cerebral

As ondas delta podem aparecer em cérebros acordados e responsivos, incluindo estados psicodélicos, e seu significado depende da conectividade geral do cérebro e da complexidade do sinal, e não apenas da amplitude. Essa mudança é importante para quem interpreta evidências de EEG em clínicas ou ambientes de pesquisa.

Os estudos revisados também associam a delta em vigília à plasticidade e à recuperação do AVC, mas apenas como uma associação, não como uma causa comprovada. Cautela semelhante se aplica às ligações entre a delta e o fluxo de fluidos de depuração cerebral, que provêm de camundongos anestesiados e não comprovam um efeito em humanos.

A lição prática é combinar a potência espectral com medidas de complexidade e conectividade antes de tirar conclusões sobre consciência, lesão ou cura.

Referências

1. Assenza, G., & Di Lazzaro, V. (2015). A useful electroencephalography (EEG) marker of brain plasticity: delta waves. Neural regeneration research, 10(8), 1216. https://doi.org/10.4103/1673-5374.162698

2. Boly, M., Moran, R., Murphy, M., Boveroux, P., Bruno, M. A., Noirhomme, Q., ... & Friston, K. (2012). Connectivity changes underlying spectral EEG changes during propofol-induced loss of consciousness. The Journal of Neuroscience, 32(20), 7082-7090. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3769-11.2012

3. Frohlich, J., Toker, D., & Monti, M. M. (2021). Consciousness among delta waves: a paradox?. Brain, 144(8), 2257-2277. https://doi.org/10.1093/brain/awab095

4. Hablitz, L. M., Vinitsky, H. S., Sun, Q., Stæger, F. F., Sigurdsson, B., Mortensen, K. N., ... & Nedergaard, M. (2019). Increased glymphatic influx is correlated with high EEG delta power and low heart rate in mice under anesthesia. Science advances, 5(2), eaav5447. https://doi.org/10.1126/sciadv.aav5447

Perguntas Frequentes

O que são ondas delta?

As ondas delta são oscilações cerebrais lentas e de alta amplitude medidas por EEG, situando-se tipicamente na faixa de 0.5 a 4 Hz. Elas refletem padrões rítmicos de disparo neural, onde grandes grupos de neurônios corticais se sincronizam entre estados de hiperexcitabilidade e hipoexcitabilidade.

Por que as ondas delta foram historicamente associadas à inconsciência?

A delta de alta amplitude era considerada quase sinônimo de inconsciência porque aparece durante o sono não-REM profundo, anestesia geral e coma. Acreditava-se que isso refletia uma desativação cortical generalizada durante os "estados baixos", quando grandes seções do córtex silenciavam quase por completo.

As ondas delta podem aparecer em pessoas acordadas e conscientes?

Sim, atividade delta proeminente tem sido documentada em indivíduos acordados e responsivos, incluindo aqueles em estados psicodélicos, certas epilepsias e estados dissociativos semelhantes ao sonho. Usar apenas a potência de delta como um medidor de consciência poderia classificar incorretamente pessoas alertas como inconscientes.

Como os médicos podem distinguir entre a delta que sinaliza inconsciência e a delta em estados de vigília?

A chave é associar a potência espectral com medidas de complexidade ou entropia do EEG. Um EEG rico em delta pode pertencer a cérebros conscientes quando o sinal permanece complexo e imprevisível, enquanto a inconsciência é sinalizada de forma mais confiável quando a complexidade cai.

As ondas delta provam que a plasticidade cerebral está ocorrendo?

A atividade delta está associada a processos semelhantes à plasticidade, como visto após a estimulação magnética transcraniana em adultos acordados, mas essa evidência é correlacional. Nenhum papel causal foi comprovado, de modo que a delta como marcador de plasticidade é uma hipótese interessante, não um fato comprovado.

As ondas delta limpam o cérebro ao aumentar o fluxo glinfático?

Um estudo com camundongos encontrou uma correlação positiva entre a potência de delta e o influxo glinfático sob anestesia, mas essa é uma associação em animais anestesiados, não uma evidência causal em humanos acordados. Alegações de que "a delta limpa o cérebro" em estados de vigília simplificam excessivamente os dados.

O que os médicos devem considerar antes de interpretar as ondas delta?

A delta nunca deve ser interpretada isoladamente; a potência espectral deve ser combinada com medidas de conectividade e complexidade. Essa abordagem evita julgar erroneamente indivíduos conscientes como inconscientes com base apenas na amplitude da delta.