Мозъчна верига, замесена в сънливост, „Зониране навън“

Нововъзникващите изследвания носят нова перспектива за концепцията за съня. Традиционната мисъл смята, че мозъкът е напълно буден или заспал - предложение за всичко или нищо.

Сега невролозите от Масачузетския технологичен институт (MIT) откриха мозъчна верига, която може да задейства малки участъци от мозъка да заспят или да станат по-малко бдителни, докато останалата част от мозъка остава будна.

Учените установили, че тази верига произхожда от мозъчна структура, известна като таламусното ретикуларно ядро ​​(TRN). TRN предава сигнали към таламуса и след това на мозъчната кора, предизвиквайки джобове на бавните, трептящи мозъчни вълни, характерни за дълбокия сън.

Бавните трептения също се появяват по време на кома и обща анестезия и са свързани с намалена възбуда. С достатъчно активност на TRN тези вълни могат да завладеят целия мозък.

Изследователите смятат, че TRN може да помогне на мозъка да консолидира нови спомени, като координира бавните вълни между различни части на мозъка, което им позволява да споделят информация по-лесно.

„По време на сън може би специфичните мозъчни региони имат бавни вълни едновременно, тъй като те трябва да обменят информация помежду си, докато други не”, казва д-р Лора Луис, изследовател и един от водещите автори на ново проучване.

TRN може да е отговорен и за това, което се случва в мозъка, когато хората, лишени от сън, изпитват кратки усещания за "зониране", докато се борят да останат будни, казват изследователите.

Резултатите от проучването се появяват в списанието eLife.

Другият първи автор на хартията е Якоб Войгтс, старши автори са Емери Браун и Майкъл Халаса. Други автори са изследователският филиал на MIT Франсиско Флорес и Матю Уилсън.

Досега повечето изследвания на съня са се фокусирали върху глобалния контрол на съня, който се случва, когато целият мозък е наводнен в бавни вълни - трептения на мозъчната активност, създадени, когато групите неврони се заглушават за кратки периоди.

Скорошни проучвания обаче показват, че лишените от сън животни могат да показват бавни вълни в части от мозъка си, докато са все още будни, което предполага, че мозъкът може да контролира и бдителността на местно ниво.

Екипът на MIT започна разследването на местния контрол на бдителността или сънливостта с TRN, тъй като физическото му местоположение го прави идеално разположен да играе роля в съня, казва Луис.

TRN обгражда таламуса като черупка и може да действа като вратар на сензорна информация, влизаща в таламуса, който след това изпраща информация до кората за по-нататъшна обработка.

Използвайки оптогенетиката, техника, която позволява на учените да стимулират или заглушават невроните със светлина, изследователите установяват, че ако слабо стимулират TRN при будни мишки, бавни вълни се появяват в малка част от кората. С повече стимулация, цялата кора показа бавни вълни.

„Открихме също така, че когато индуцирате тези бавни вълни през кората, животните започват да се държат поведенчески, сякаш са сънливи. Те ще спрат да се движат наоколо, мускулният им тонус ще намалее “, каза Луис.

Изследователите смятат, че TRN прецизира контрола на мозъка върху местните мозъчни региони, подобрявайки или намалявайки бавните вълни в определени региони, така че тези области да могат да комуникират помежду си, или предизвиквайки някои области да станат по-малко бдителни, когато мозъкът е много сънлив.

Това може да обясни какво се случва при хората, когато са лишени от сън и за момент се отдалечават, без наистина да заспят.

„Склонен съм да мисля, че това се случва, защото мозъкът започва да преминава в сън и някои местни мозъчни области стават сънливи, дори ако се принудите да останете будни“, каза Луис.

Разбирането как мозъкът контролира възбудата може да помогне на изследователите да разработят нови лекарства за сън и упойка, които създават състояние, по-подобно на естествения сън. Стимулирането на TRN може да предизвика дълбоки, не подобни на REM състояния на сън и предишни изследвания на Браун и колеги разкриха верига, която включва REM сън.

Браун добави: „TRN е богат на синапси - връзки в мозъка - които освобождават инхибиторния невротрансмитер GABA. Следователно TRN е почти сигурно място на действие на много упойващи лекарства, като се има предвид, че големи класове от тях действат в тези синапси и произвеждат бавни вълни като една от характерните им характеристики. "

Предишна работа на Луис и негови колеги показа, че за разлика от бавните вълни на съня, бавните вълни под обща анестезия не са координирани, което предполага механизъм защо тези лекарства нарушават обмена на информация в мозъка и пораждат безсъзнание.

Източник: Масачузетски технологичен институт / EurekAlert