A influência da hidratação no funcionamento cerebral

O equilíbrio hidroeletrolítico

A água desempenha um papel crucial nos processos do metabolismo, como regulação da temperatura e manutenção do equilíbrio eletrolítico. É o principal componente de todas as células, incluindo as do sistema nervoso central.

A ingestão e a saída de água devem estar equilibradas no organismo. Quando há maior ingestão do que excreção, acontece a hiperidratação que, apesar de rara, pode ocasionar dores de cabeça e náuseas. Por outro lado, quando há menor entrada do que saída de água, a desidratação de faz presente, podendo ocasionar dores de cabeça, urolitíase, disfunção renal, distúrbios gastrointestinais e cardiovasculares e, claro, sintomas a nível de sistema nervoso, afetando o desempenho cognitivo.

Segundo o European Hydration Institute, a perda de líquidos igual ou superior a 1% do peso corporal já pode trazer alguns sintomas, que pioram progressivamente conforme a desidratação aumenta:

Efeitos da hidratação no cérebro

A desidratação diminui o volume de sangue circulante, levando a hipovolemia e, portanto, reduz a quantidade de sangue intracerebral. Nesse cenário, há um aumento na osmolaridade do plasma, o que altera o volume do cérebro e leva à retirada de líquido das células como uma tentativa de restaurar a homeostase eletrolítica. Esse fenômeno pode comprometer o funcionamento cerebral e, em casos mais leves, está associado a sintomas como dores de cabeça, dificuldade de concentração, memória prejudicada e pior funcionamento motor. Leia abaixo algumas pesquisas interessantes sobre o tema.

Alteração no volume cerebral

Uma pesquisa avaliou as respostas osmoadaptativas do cérebro humano saudável aos desafios osmóticos de desidratação e reidratação por meio de medições seriadas do volume cerebral, fluido tecidual e metabólitos. Quinze indivíduos normo hidratados passaram por 12 horas de desidratação e 1 hora de reidratação oral. Exames de imagem de ressonância magnética (RM) foram feitos nas três situações.

No estado de desidratação, a osmolalidade sérica aumentou 0,67% e o fluido do tecido cerebral diminuiu 1,63%. Houve reduções na espessura e volumes corticais de todo o cérebro, córtex, substância branca e hipotálamo/tálamo. Essas alterações foram revertidas durante a reidratação: a ingestão contínua de 1000ml de água durante 1 hora reduziu a osmolalidade sérica em 0,96% e aumentou o fluido cerebral em 0,43%, ao mesmo tempo em que a espessura e os volumes corticais de todo o cérebro, córtex, substância branca e hipotálamo/tálamo aumentaram.

Dados seriais do fluido tecidual do cérebro (H2O cerebral). N: normo hidratado; D: desidratação; R: reidratação. p=0,00. (Billet et al., 2015).

As alterações de ressonância do fluido do tecido cerebral foram associadas a alterações de volume em todo o cérebro (r = 0,22; p = 0,002), substância branca (r = 0,34; p = 0,02) e hipotálamo/tálamo (r = 0,18; p = 0,05). Além disso, houve alterações significativas de volume para todo o cérebro, córtex cerebral e hipotálamo/tálamo durante a reidratação (e entre normo e reidratação) e para a substância branca na desidratação.

Morfometria volumétrica em normo (N), desidratação (D) e reidratação (R) ilustrada como variação percentual do volume normalizada para a sessão 2 (desidratação). As diferenças entre pares específicas do sujeito são plotadas em relação à desidratação. O quadro indica os quartis superior e inferior; linha grossa, mediana; bigodes, valores mais extremos do intervalo interquartil; cruzamentos, outliers; *diferença significativa (Billet et al., 2015).

O afinamento cortical prevaleceu na desidratação, e o espessamento cortical, na reidratação. Os padrões de afinamento cortical na desidratação e espessamento na reidratação espelhavam-se aproximadamente entre si e pareciam bastante semelhantes, isto é, simétricos, para os 2 hemisférios.

Análise da espessura cortical. Mudanças locais na espessura cortical (A, vermelho para amarelo: para afinamento na desidratação; azul para azul claro: para espessamento na reidratação). A desidratação induz principalmente o afinamento cortical (linha superior), que se reverte na reidratação (linha inferior). A significância estatística correspondente (B, vermelho para amarelo: para afinamento na desidratação; azul para azul claro: para espessamento na reidratação) é expressa por probabilidades de falso-positivos cada vez mais baixas entre os indivíduos (Billet et al., 2015).

Alterações no volume cerebral também já foram reportadas por outras pesquisas. Um estudo feito com sete homens que passaram por um protocolo de desidratação verificou expansão do sistema ventricular cerebral após desidratação aguda, sendo a expansão mais extensa no ventrículo lateral esquerdo (Z = 5,4, p = 0,001). Ainda, a mudança na massa corporal foi negativamente correlacionada com a mudança percentual no volume cerebral (r = -0,75, p = 0,054), indicando que uma maior perda de massa corporal estava associada a maiores reduções de volume cerebral.

Desempenho cognitivo

Uma pesquisa contrabalançada feita com 34 adultos objetivou verificar os efeitos do estado de hidratação, da água e da sede em domínios cognitivos. Em duas sessões distintas, os participantes recebiam 500ml de água (ou não) para ingerir durante os testes cognitivos. Observou-se que nas tarefas de tomada de decisão, os participantes obtiveram pontuações mais altas no dia em que receberam água. Os autores destacam que houve um aumento no desempenho da reflexão cognitiva – e aumento no desempenho do julgamento e tomada de decisões – após o consumo de água.

Pontuações médias para as tarefas combinadas de julgamento e tomada de decisão comparando o desempenho no dia em que os participantes receberam água com o dia em que não receberam. *p<0,05 (Patsalos et al., 2020).

Outro estudo, do tipo cruzado e feito com 12 homens universitários, avaliou o efeito de dois protocolos de ingestão de líquidos no estado de alerta e no tempo de reação antes e depois da ingestão. Um grupo fez restrição hídrica doze horas antes dos testes (grupo FR) e o outro teve 500ml de água prescrita para consumo duas horas antes dos testes (grupo PF). Como resultados, o grupo FR exibiu estado de alerta significativamente menor, além de maior percepção de sede e pior desempenho no teste de Tempo de Reação Visuomotora Central (CVRT). Ainda, os participantes demonstraram melhora significativa no teste CVRT e no teste de Tempo de Reação Visuomotora Periférica (PVRT) após a ingestão de 100ml de líquido.

Uma pesquisa feita com dados de idosos participantes da Pesquisa de Exame de Nutrição e Saúde (NHANES) teve como objetivo testar como o estado de hidratação e a ingestão total de água se relacionam com o desempenho em testes cognitivos de recordação imediata e tardia, fluência verbal, velocidade de processamento e atenção. Os pesquisadores verificaram que, nos testes de fluência verbal (AFT) e de substituição de símbolos e dígitos (DSST), as pontuações foram mais baixas nos indivíduos com maior osmolaridade sérica, ou seja, desidratados.

a . Pontuações médias do CERAD IR para as categorias de osmolaridade. Não há diferenças significativas entre as categorias do Sosm.
b . Pontuações médias do CERAD IR para as categorias de osmolaridade. Não há diferenças significativas entre as categorias do Sosm.
c . Escores médios de AFT para as categorias de osmolaridade. As pontuações AFT foram significativamente mais baixas no grupo com Sosm >300 mmol/L em comparação com o grupo com Sosm 285-289 mmol/L (-1,6±0,6, p = 0,02) e o grupo com Sosm 295-300 mmol/L (-1,0±0,4, P = 0,04).
d . Pontuações médias do DSST para as categorias de osmolaridade. As pontuações DSST foram significativamente mais baixas no grupo com Sosm >300 mmol/L em comparação com o grupo com Sosm 285-289 mmol/L (-7,9±1,4, p<0,001), o grupo com Sosm 290-294 mmol/L (- 5,6±1,3 p<0,001) e o grupo com Sosm 295-300 mmol/L (−3,8±1,3, p<0,005). Eles também foram menores no grupo com Sosm 295-300 em comparação com o grupo com Sosm 285-289 mmol/L (-4,1±1,2, p = 0,002) (Bethancourt et al., 2019).

Além disso, com relação à pontuação nos 4 testes, essas eram mais baixas (p<0,05) entre os indivíduos que não atingiam às recomendações de ingestão total de água (IA) da EFSA (≥2 L/dia para mulheres e ≥2,5 L/dia para homens).

a . Pontuações médias do CERAD-IR entre aqueles que não atingiram IA (19,1±0,3) e atingiram IA (20,3±0,3). Diferença=1,2±0,2, p<0,001
b . Pontuações médias do CERAD-DR entre aqueles que não atingiram IA (5,9±0,1) e atingiram IA (6,5±0,1). Diferença=0,6±0,1, p<0,001.
c . Pontuações médias de AFT entre aqueles que não atingiram IA (17,3±0,2) e atingiram IA (18,8±0,2). Diferença=1,5±0,3, p<0,001.
d . Pontuações médias do DSST entre aqueles que não atingiram IA (49,1±0,7) e atingiram IA (55,1±0,6). Diferença=6,0±0,7, p<0,001.

Nesse sentido, uma metanálise realizada por pesquisadores do Georgia Institute of Technology analisou 33 estudos clínicos com amostra de 413 indivíduos. Foi observado que o comprometimento do desempenho cognitivo em todos os domínios durante estado de desidratação teve um tamanho de efeito (ES) pequeno, mas significativo (ES = -0,21; IC 95%: -0,31 a -0,11; p<0,0001). Ainda, tarefas de função executiva (ES = -0,24; IC 95%: -0,37 a -0,12), atenção (ES = -0,52; IC 95%: -0,66 a -0,37) e coordenação motora (ES = -0,40 a 95% IC: -0,63 a -0,17) foram significativamente prejudicadas (p≤0,01) após desidratação.

Os autores também destacam que a perda de massa corporal foi associada ao ES para comprometimento cognitivo (p = 0,04). Consequentemente, o prejuízo foi maior para estudos que relataram perda de >2% de peso corporal em comparação com <2% (ES = -0,28; IC 95%: -0,41 a -0,16 versus ES = -0,14; IC 95%: -0,27 a 0,00, respectivamente), indicando que a magnitude da desidratação está associada ao prejuízo no desempenho cognitivo.

Efeitos da memória

A medição do efeito da desidratação na memória imediata e tardia foi um dos objetivos de estudo promovido por pesquisadores do Departamento de Psicologia da Universidade de Swansea, no Reino Unido. Foram analisadas as alterações de memória em 101 pessoas, de ambos os sexos, que receberam ou não 300ml de água durante um período de 4h sob calor de 30ºC.

Os testes mostraram que os participantes perderam um percentual maior de massa corporal se não bebessem do que se bebessem água [aos 90 min: -0,22% em comparação com 0,05%, respectivamente; aos 180 min: −0,72% comparado com 0,56%, respectivamente]. Aos 90 minutos, os indivíduos que não beberam água esqueceram mais palavras tanto nas tarefas de memória imediata quanto nas de memória tardia. Resultados similares foram observados aos 180 minutos.

De acordo com os autores, beber água evitou um declínio na memória. Aos 90 min, a sede mediou o efeito na memória, enquanto aos 180 min uma maior perda de massa corporal e um aumento na osmolalidade foram associados a uma memória mais fraca. Em ambos os casos, a perda foi maior em indivíduos que não beberam do que naqueles que o fizeram. Aos 180 minutos, os sujeitos acharam os testes mais fáceis se tivessem consumido água.

Efeito total de beber 1 e 2 doses na memória episódica imediata e tardia. Os dados são diferenças no número de palavras lembradas em comparação com o desempenho inicial (David et al., 2016).

Humor

Outro estudo teve como objetivo, além do desempenho cognitivo, investigar os efeitos da desidratação e reidratação no humor. Doze homens adultos tiveram seu nível de hidratação determinado pela osmolalidade sanguínea e realizaram testes de desempenho cognitivo e humor. Após ficarem sem beber água por 36 horas, os mesmos testes foram reaplicados, porém, os indivíduos receberam 1500ml de água e, após uma hora, novas medidas foram feitas.

Em comparação ao teste inicial, durante o teste de desidratação, os participantes tiveram menores pontuações para vigor e afeto relacionado à estima, pontuações totais mais baixas de amplitude de dígitos e taxas de erro mais altas para dose-trabalho. Já com relação aos testes de desidratação, os testes de reidratação mostraram que a fadiga e o distúrbio total do humor (DTH) melhoraram, e os escores de avanço, retrocesso e amplitude total de dígitos aumentaram. Ainda, substituições de símbolos de dígitos mais corretas, velocidade de leitura mais rápida e tempo de teste de reação mais curto no teste stroop foram observadas.

Após restrição na hidratação, todos os participantes tiveram efeito negativo no DTH, que é calculado somando as pontuações de tensão, depressão, raiva, fadiga e confusão e subtraindo a pontuação de vigor. Na média, a reidratação recuperou todos os índices, exceto o de vigor, e aliviou a fadiga, a memória de curto prazo, a atenção e a reação.

Notas: Pontuações de perfil de humor dos voluntários no período inicial (referência), desidratação e reidratação. * diferença estatisticamente significativa entre a referência e o período de desidratação (p<0,025); # diferença estatisticamente significativa entre o período de desidratação e reidratação (p<0,025) (Zhang et al., 2019).

Outro estudo, realizado pelo mesmo grupo de pesquisa, investigou os efeitos da restrição e suplementação hídrica no desempenho cognitivo e humor. 76 adultos realizaram jejum de doze horas e, durante as 24 horas seguintes, não beberam água. Então, foram divididos em quatro grupos, que receberam zero (grupo NW), 200ml (grupo WS1), 500ml (grupo WS2) ou 1000ml (grupo WS3) de água. Aspectos do humor foram medidos em três ocasiões: após o jejum, após as três refeições e após a reidratação.

Em comparação com o teste inicial, os participantes tiveram pontuações diminuídas para teste de memória de retratos, vigor e autoestima no teste de desidratação (34 vs. 27, p<0,001; 11,8 vs. 9,2, p<0,001; 7,8 vs. 6,4 , p<0,001, respectivamente). A fadiga e o DTH também aumentaram nesse momento (3,6 vs. 4,8, p=0,004; 95,7 versus 101,8, p<0,001). Além disso, houve prejuízo na memória episódica e no humor.

No teste de reidratação, houve diminuição significativa no DTH e fadiga. Além disso, a suplementação de água melhorou a velocidade de processamento, a memória de trabalho e o humor, e 1000ml foi o volume ideal.

Scores de tensão dos 4 grupos nos estados de jejum, desidratação e reidratação. Houve diferença estatisticamente significativa entre o teste desidratação e reidratação (Zhang et al., 2021).

Variações na rotina de hidratação

Ainda com foco nas variações de humor, pesquisadores franceses avaliaram os efeitos da mudança de ingestão de água sobre o humor em 22 indivíduos com consumo hídrico habitual alto (2-4L/dia) e 30 com consumo baixo (<1,2L/dia). Os participantes foram solicitados a, respectivamente, diminuir (para 1,0L/dia) e aumentar (para 2,5L/dia) seu consumo de água durante três dias.

No grupo alto, a ingestão restrita de água levou a aumento significativo (p<0,05) da sede, diminuição do contentamento, calma, emoções positivas e vigor/atividade. No grupo baixo, o aumento do consumo resultou numa diminuição significativa (p<0,05) da fadiga/inércia, confusão e sede e menor tendência para sonolência em comparação ao valor basal.

Erros ao dirigir

Pesquisadores da Universidade de Loughborough, na Inglaterra, constataram que a desidratação, ainda que leve, produz um aumento significativo de pequenos erros de direção. O estudo foi feito com 22 homens saudáveis e teve como objetivo examinar o efeito da hipohidratação leve no desempenho de uma tarefa de direção prolongada e monótona. Metade dos indivíduos foi orientado a consumir 2,5L de água no dia anterior ao teste (grupo HYD), enquanto a outra metade ingeriu 625ml (grupo FR). No dia do teste, ambos os grupos foram submetidos a 120 minutos de direção, e o grupo HYD recebeu 200ml de líquido a cada hora, enquanto ao grupo FR foi ofertado 25ml a cada hora.

Houve aumento progressivo no número total de erros do condutor observados durante os ensaios em ambos os grupos, porém eles foram significativamente mais incidentes ao longo do ensaio com o grupo FR (HYD: 47 ± 44 erros; FR: 101 ± 84 erros; ES = 0,81; p = 0,006). Além disso, a capacidade percebida de concentração (-39 ± 17%; F = 22,475, p<0,001) e o estado de alerta (-48 ± 26%; F = 6,845, p = 0,016) também diminuíram ao longo do estudo FR, e foram ambos significativamente mais baixos no final da viagem durante o ensaio FR do que em comparação com o ensaio HYD (p<0,001).

O número total de erros do motorista cometidos durante cada período de 30 minutos dos testes. Os dados são apresentados como média ± desvio padrão. Houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos nos tempos 30-60 minutos, 60-90 minutos e 90-120 minutos (Watson et al., 2015).

Os autores destacaram que, a partir dos resultados obtidos, a desidratação leve pode produzir mudanças negativas no estado de humor e reduções na concentração, estado de alerta e memória de curto prazo, levando a pequenos erros de direção durante uma condução prolongada e monótona. Ainda, a magnitude da deterioração do desempenho ao volante foi semelhante à observada após a ingestão de bebida alcoólica ou durante a privação de sono.

Alterações no limiar de dor

Além das mudanças de volume cerebral e de desempenho cognitivo, alterações no limiar de dor durante a desidratação também já foram documentadas na literatura. Uma pequena pesquisa japonesa comparou os efeitos da desidratação e reidratação nos limiares de dor e ativações corticais. Cinco homens adultos foram submetidos à desidratação por exercício e reidratação em 2 dias diferentes. Após o exercício, foi aplicado um estímulo doloroso no antebraço, e os dados foram analisados por ressonância magnética, além de indicadores subjetivos de sede, fome, ansiedade e humor.

Foi verificado que o limiar de dor na desidratação foi de 13,4 ± 3,6 segundos, e durante a reidratação foi de 16,2 ± 3,4 segundos. Houve diferença estatisticamente significativa entre os valores nos dois grupos (p<0,001), além de aumento da atividade cerebral no grupo desidratado, especialmente nas regiões da ínsula e do córtex cingulado anterior (ACC).

Um dos possíveis mecanismos envolvidos, de acordo com os pesquisadores, é a sensação subjetiva de sede, que foi maior no grupo desidratado. Isso levaria às diferenças na atividade cerebral observadas no estudo, que estariam relacionadas à dor. Eles ressaltam, ainda, que o aumento da atividade cerebral relacionada à dor durante a desidratação pode ser exacerbada por emoções negativas como sede, que ameaçam a vida.