Smadzeņu ķēde, kas saistīta ar miegainību, “Zonēšana”
Jaunie pētījumi sniedz jaunu skatījumu uz miega jēdzienu. Tradicionālā doma ir uzskatījusi, ka smadzenes ir pilnīgi nomodā vai aizmigušas - priekšlikums par visu vai neko.
Tagad Masačūsetsas Tehnoloģiskā institūta (MIT) neirozinātnieki ir atklājuši smadzeņu ķēdi, kas var izraisīt mazu smadzeņu reģionu aizmigšanu vai mazāk modrību, bet pārējās smadzenes paliek nomodā.
Zinātnieki atklāja, ka šī ķēde rodas smadzeņu struktūrā, kas pazīstama kā talamiskā retikulārā kodola (TRN). TRN pārraida signālus uz talamu un pēc tam smadzeņu garozu, izraisot lēno, svārstīgo smadzeņu viļņu kabatas, kas raksturīgas dziļam miegam.
Lēnas svārstības rodas arī komas un vispārējās anestēzijas laikā, un tās ir saistītas ar samazinātu uzbudinājumu. Ar pietiekamu TRN aktivitāti šie viļņi var pārņemt visas smadzenes.
Pētnieki uzskata, ka TRN var palīdzēt smadzenēm nostiprināt jaunas atmiņas, koordinējot lēnos viļņus starp dažādām smadzeņu daļām, ļaujot tām vieglāk dalīties ar informāciju.
"Miega laikā varbūt atsevišķiem smadzeņu reģioniem vienlaikus ir lēni viļņi, jo tiem ir jāapmainās ar informāciju, savukārt citiem nav," sacīja Dr. Laura Lūisa, pētniecības filiāle un viena no vadošajām autorēm. jauns pētījums.
TRN var būt atbildīgs arī par to, kas notiek smadzenēs, kad miega trūkumā nonākušie cilvēki īslaicīgi izjūt “zonējumu”, vienlaikus cenšoties palikt nomodā, saka pētnieki.
Pētījuma rezultāti parādās žurnālā eLife.
Papīra otrais pirmais autors ir Jakobs Foigts, vecākie autori ir Emery Brown un Michael Halassa. Citi autori ir MIT pētījuma filiāle Fransisko Floresa un Metjū Vilsons.
Līdz šim lielākā daļa miega pētījumu ir koncentrējušies uz globālu miega kontroli, kas notiek, kad visas smadzenes ir nomodā lēnos viļņos - smadzeņu darbības svārstības, kas rodas, kad neironu kopas tiek īslaicīgi apklusinātas.
Tomēr jaunākie pētījumi ir parādījuši, ka bezmiega dzīvnieki var vēlēties nomodā smadzeņu daļās ar lēniem viļņiem, kas liecina, ka smadzenes var kontrolēt modrību arī vietējā līmenī.
MIT komanda sāka izmeklēšanu par trauksmes vai miegainības vietējo kontroli ar TRN, jo tā fiziskā atrašanās vieta padara to perfekti novietotu, lai spēlētu lomu miegā, saka Luiss.
TRN ieskauj talāmu kā čaulu un var darboties kā vārtsargs sensoro informāciju ievadot talāmā, kas pēc tam nosūta informāciju garozai tālākai apstrādei.
Izmantojot optogenētiku, metodi, kas ļauj zinātniekiem stimulēt vai apklusināt neironus ar gaismu, pētnieki atklāja, ka, ja viņi vāji stimulēja TRN nomodā esošās pelēs, nelielā garozas daļā parādījās lēni viļņi. Ar lielāku stimulāciju visa garoza parādīja lēnus viļņus.
"Mēs arī noskaidrojām, ka tad, kad jūs ierosināt šos lēnos viļņus gar garozu, dzīvnieki sāk izturēties kā miegaini. Viņi pārstās kustēties, viņu muskuļu tonuss samazināsies, ”sacīja Luiss.
Pētnieki uzskata, ka TRN precīzi pielāgo smadzeņu kontroli pār vietējiem smadzeņu reģioniem, pastiprinot vai samazinot lēnos viļņus noteiktos reģionos, lai šie apgabali varētu sazināties savā starpā vai mudinātu dažus apgabalus kļūt mazāk modriem, ja smadzenes ir ļoti miegainas.
Tas var izskaidrot to, kas notiek cilvēkiem, kad viņiem ir maz miega un viņi īslaicīgi izplūst bez īsta aizmigšanas.
"Es sliecos domāt, ka tas notiek tāpēc, ka smadzenes sāk pāriet miegā, un daži vietējie smadzeņu reģioni kļūst miegaini, pat ja jūs piespiežat sevi nomodā," sacīja Luiss.
Izpratne par to, kā smadzenes kontrolē uzbudinājumu, varētu palīdzēt pētniekiem izstrādāt jaunus miega un anestēzijas līdzekļus, kas rada stāvokli, kas līdzīgāks dabiskajam miegam. TRN stimulēšana var izraisīt dziļus miega stāvokļus, kas nav līdzīgi REM, un iepriekšējie Brauna un kolēģu pētījumi atklāja ķēdi, kas ieslēdz REM miegu.
Brauns piebilda: “TRN ir bagāts ar sinapsēm - savienojumiem smadzenēs -, kas atbrīvo inhibējošo neirotransmiteru GABA. Tāpēc TRN gandrīz noteikti ir daudzu anestēzijas zāļu darbības vieta, ņemot vērā, ka liela daļa viņu darbojas šajās sinapsēs un rada lēnus viļņus kā vienu no raksturīgajām iezīmēm. ”
Iepriekšējais Luisa un kolēģu darbs ir parādījis, ka atšķirībā no lēniem miega viļņiem vispārējās anestēzijas laikā palēninātie viļņi nav saskaņoti, kas liecina par mehānismu, kāpēc šīs zāles pasliktina informācijas apmaiņu smadzenēs un rada bezsamaņu.
Avots: Masačūsetsas Tehnoloģiju institūts / EurekAlert
