Možgansko vezje vpleteno v zaspanost, "Zoniranje"

Nastajajoče raziskave prinašajo nov pogled na koncept spanja. Tradicionalna misel je trdila, da so možgani popolnoma budni ali spijo - predlog vse ali nič.

Zdaj so nevroznanstveniki Massachusetts Institute of Technology (MIT) odkrili možgansko vezje, ki lahko sproži majhne predele možganov, da zaspijo ali postanejo manj pozorni, medtem ko ostali možgani ostanejo budni.

Znanstveniki so ugotovili, da to vezje izvira iz možganske strukture, znane kot talamično retikularno jedro (TRN). TRN oddaja signale talamusu in nato možganski skorji, ki inducira žepe počasnih, nihajočih možganskih valov, značilnih za globok spanec.

Počasna nihanja se pojavljajo tudi med komo in splošno anestezijo in so povezana z zmanjšanim vzburjenjem. Z dovolj aktivnosti TRN lahko ti valovi prevzamejo celotne možgane.

Raziskovalci verjamejo, da lahko TRN pomaga možganom utrditi nove spomine z usklajevanjem počasnih valov med različnimi deli možganov, kar jim omogoča lažjo izmenjavo informacij.

"Med spanjem imajo morda določene možganske regije hkrati počasne valove, ker si morajo izmenjevati informacije, druge pa ne," je dejala dr. Laura Lewis, raziskovalna sodelavka in ena vodilnih avtorjev nova študija.

TRN je lahko tudi odgovoren za to, kaj se zgodi v možganih, ko ljudje s pomanjkanjem spanja doživijo kratke občutke "razgradnje", medtem ko se trudijo ostati budni, pravijo raziskovalci.

Ugotovitve študije so objavljene v reviji eLife.

Drugi prvi avtor časopisa je Jakob Voigts, starejša avtorja Emery Brown in Michael Halassa. Drugi avtorji so raziskovalni sodelavec MIT-a Francisco Flores in Matthew Wilson.

Doslej se je večina raziskav spanja osredotočala na globalni nadzor spanja, ki se pojavi, ko se celotni možgani preplavijo v počasnih valovih - nihanja možganske aktivnosti, ki nastanejo, ko nizi nevronov za kratek čas utihnejo.

Nedavne študije pa so pokazale, da lahko živali, ki jim primanjkuje spanja, kažejo počasne valove v delih možganov, medtem ko so še vedno budne, kar kaže na to, da lahko možgani nadzorujejo tudi budnost na lokalni ravni.

Ekipa MIT je začela preiskavo lokalnega nadzora budnosti ali zaspanosti s TRN, ker je zaradi fizične lokacije popolnoma v položaju, da igra vlogo v spanju, pravi Lewis.

TRN obdaja talamus kot lupina in lahko deluje kot vratar za senzorične informacije, ki vstopajo v talamus, ki nato pošlje informacije v skorjo za nadaljnjo obdelavo.

Z uporabo optogenetike, tehnike, ki znanstvenikom omogoča, da s svetlobo stimulirajo ali utišajo nevrone, so raziskovalci ugotovili, da če so šibko stimulirali TRN pri budnih miših, so se v majhnem delu skorje pojavili počasni valovi. Z večjo stimulacijo je celotna skorja pokazala počasne valove.

»Ugotovili smo tudi, da se, ko inducirate te počasne valove po skorji, živali začnejo vedenjsko obnašati, kot da so zaspane. Nehali se bodo gibati, njihov mišični tonus bo upadel, «je dejal Lewis.

Raziskovalci menijo, da TRN natančno prilagaja nadzor možganov nad lokalnimi možganskimi regijami, povečuje ali zmanjšuje počasne valove v nekaterih regijah, tako da lahko ta področja komunicirajo med seboj, ali pa nekatera območja postanejo manj pozorna, ko so možgani zelo zaspani.

To lahko pojasni, kaj se zgodi pri ljudeh, ko jim primanjkuje spanja in se za trenutek izognejo, ne da bi zares zaspali.

"Nagnjen sem k misli, da se to zgodi, ker možgani začnejo prehajati v spanec, nekatere lokalne možganske regije pa postanejo zaspane, tudi če se prisilite ostati budni," je dejal Lewis.

Razumevanje, kako možgani nadzorujejo vzburjenje, bi raziskovalcem lahko pomagalo pri oblikovanju novih zdravil za spanje in anestezijo, ki ustvarjajo stanje, ki je bolj podobno naravnemu spanju. Spodbujanje TRN lahko povzroči globoka stanja, ki niso podobna REM, in prejšnje raziskave Browna in sodelavcev so odkrile vezje, ki vklopi REM spanje.

Brown je dodal: "TRN je bogat s sinapsami - povezavami v možganih -, ki sproščajo zaviralni nevrotransmiter GABA. Zato je TRN skoraj zagotovo mesto delovanja številnih anestetičnih zdravil, saj večina teh skupin deluje v teh sinapsah in kot ena od njihovih značilnosti ustvarja počasne valove. "

Prejšnje delo Lewisa in sodelavcev je pokazalo, da za razliko od počasnih valov spanja počasni valovi v splošni anesteziji niso usklajeni, kar kaže na mehanizem, zakaj ta zdravila motijo ​​izmenjavo informacij v možganih in povzročajo nezavest.

Vir: Massachusetts Institute of Technology / EurekAlert