Pojedyncze centrum kontroli snu i czuwania w mózgu

12 czerwca 2018

by University of Bern

Credit: Human Brain Project

Do tej pory sądzono, że do kontrolowania snu i czuwania potrzebne są liczne obszary mózgu. Neurobiolodzy z Berna zidentyfikowali teraz jedno centrum kontroli cyklu sen-czuwanie w mózgu. Odkrycia te mają duże znaczenie dla znalezienia nowych terapii snu.

Każdej nocy spędzamy kilka godzin śpiąc i każdego ranka budzimy się, aby iść o naszym życiu. Jak obwody mózgu kontrolują ten cykl sen-budzenie pozostaje tajemnicą. Nasz sen jest podzielony na dwie fazy, sen NREM (non-rapid eye movement) i sen REM (lub paradoksalny), podczas którego występuje większość naszych marzeń sennych. Ważne obwody mózgu zostały zidentyfikowane przy użyciu zarówno eksperymentalnych i klinicznych dowodów, ale dokładne mechanizmy leżące u podstaw, takie jak początek, utrzymanie i zakończenie snu i śnienia, nie jest dobrze zrozumiany.

Kiedy zasypiamy, elektroencefalogram (EEG) ujawnia, że nasze mózgi generują rytmiczne oscylacje zwane „wolnymi falami”. Fale te są ważne dla utrzymania nas spać i do odzyskania po całym dniu aktywności umysłowej i fizycznej. Powszechne hipotezy utrzymują, że te powolne fale są wytwarzane w korze mózgowej, górnej części mózgu tuż pod powierzchnią czaszki. W przeciwieństwie do tego, uważano, że czuwanie powstaje w wyniku aktywności „ośrodków czuwania” zlokalizowanych w dolnej części mózgu, w tym pnia mózgu, który bezpośrednio aktywuje neocortex, który jest częścią mózgu ssaków zaangażowanych w funkcje mózgu wyższego rzędu, takie jak percepcja sensoryczna, poznanie i generowanie poleceń motorycznych.

W ważnym nowym badaniu, neuronaukowcy z Wydziału Badań BioMedycznych (DBMR) na Uniwersytecie w Bernie i Oddziału Neurologii w Inselspital, Szpitalu Uniwersyteckim w Bernie, odkryli, że neurony we wzgórzu, centralnym węźle mózgu, kontrolują sen, jak również czuwanie. Wzgórze jest połączone z prawie wszystkimi innymi obszarami mózgu i obsługuje ważne funkcje mózgu, w tym uwagę, percepcję sensoryczną, poznanie i świadomość.

Włączanie i wyłączanie snu

Badacze pod kierownictwem prof. dr Antoine Adamantidis odkryli, że mała populacja tych neuronów wzgórza ma podwójną kontrolę nad snem i czuwaniem, poprzez generowanie powolnych fal snu, ale także budzenie się ze snu, w zależności od ich aktywności elektrycznej. Grupa badawcza wykorzystała technikę zwaną optogenetyką, za pomocą której użyła impulsów świetlnych do precyzyjnego sterowania aktywnością neuronów wzgórza u myszy. Kiedy aktywowali neurony wzgórza regularnymi, długotrwałymi bodźcami, zwierzęta budziły się, ale jeśli aktywowali je w powolny, rytmiczny sposób, myszy miały głębszy, bardziej spokojny sen.

To jest pierwszy raz, że obszar mózgu został znaleziony, aby mieć zarówno sen i budzenie promujących funkcji. „Co ciekawe, byliśmy również w stanie wykazać, że tłumienie aktywności neuronów wzgórza upośledzało regenerację po utracie snu, co sugeruje, że neurony te są niezbędne dla spokojnego snu po dłuższym okresie czuwania” – mówi dr Thomas Gent, główny autor badania. To pokazuje, że wzgórze jest kluczowym graczem zarówno w procesie snu, jak i czuwania. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Neuroscience.

Przełom w medycynie snu

Wyniki tego badania są szczególnie ważne we współczesnym świecie, w którym aktywna zawodowo populacja śpi o 20 procent mniej niż 50 lat temu i cierpi z powodu chronicznych zaburzeń snu. Ludzie często pracują w nieregularnych godzinach i rzadko nadrabiają zaległości w utraconym śnie. Zły sen jest coraz częściej powiązany z wieloma chorobami psychicznymi i osłabia układ odpornościowy. „Wierzymy, że odkrycie mechanizmów kontroli neuronów wzgórza podczas snu i czuwania będzie kluczem do znalezienia nowych terapii snu w coraz bardziej pozbawionym snu społeczeństwie” – mówi prof. Antoine Adamantidis.

Więcej informacji: Thomas C. Gent et al. Thalamic dual control of sleep and wakefulness, Nature Neuroscience (2018). DOI: 10.1038/s41593-018-0164-7

Informacje o czasopiśmie: Nature Neuroscience

Dostarczone przez University of Bern

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.