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Der "Kompass" des Gehirns funktioniert während des Schlafes weiter
Frühere Studien haben herausgefunden, dass die Gehirne von Säugetieren einen internen Kompass enthalten, der Kopfrichtungszellen umfasst, deren Aktivitätsmuster sich ändert, wenn der Kopf in eine bestimmte Richtung zeigt. Nun zeigt eine neue Studie an Mäusen, dass diese Zellen im Schlaf genauso aktiv sind.
Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass das Gehirn weiterhin an Orientierungssinn im Schlaf arbeitet.
In der Zeitschrift Nature NeurologieForscher am NYU Langone Medical Center in New York, NY, beschreiben, wie sie herausgefunden haben, dass Kopfrichtungszellen in Mäusen während des Tiefschlafs genauso aktiv sind wie wenn die Tiere wach sind.
Ein weiterer überraschender Befund war, dass, während die Mäuse ihre Köpfe während des Schlafes bewegten, die Kopfrichtungsneuronen die gleichen Befeuerungsmuster zeigten, als wenn sie im wachen Zustand Seh- und Gleichgewichtssignale erhielten.
Die Forscher sagen, dass es so ist, als ob der "innere Kompass" in den Gehirnen der Tiere weiterhin für die "virtuelle" Richtung ihres Blicks während des Schlafes kodiert.
Das Team glaubt, dass die Entdeckung zu neuen Behandlungen für Gehirn- und Nervenkrankheiten wie Alzheimer führen könnte, wo das Navigationssystem als eines der ersten sich verschlechtert.
Gehirn arbeitet weiter an Orientierungssinn während des Schlafes
György Buzsaki, leitender Forscher und Biggs Professor für Neuralwissenschaften an der NYU Langone und seinem Neuroscience Institute, sagt:
"Wir wissen seit langem, dass das Gehirn während des Schlafes arbeitet. Aber jetzt wissen wir, wie es in einem der scheinbar einfacheren Sinne funktioniert - Kopforientierung - oder unser Gefühl dafür, wo wir in einem bestimmten Raum suchen."
Er erklärt, dass das Erhalten eines Orientierungssinns ein wesentlicher Bestandteil des Navigationssystems des Gehirns ist und unseren "inneren Kompass" und Karten in einem Augenblick zurückstellen kann, was wir zum Beispiel erleben, wenn wir uns nach dem Verlassen der U-Bahn neu orientieren .
Für ihre Studie verglichen Prof. Buzsaki und Kollegen die Aktivität von Kopfrichtungsneuronen im antero-dorsalen Thalmukern- und Postsibiculum-Bereich des Gehirns von Mäusen während verschiedener Wach- und Schlafzustände.
Sie verbrachten 2 Jahre damit, die Kopfbewegungen der Mäuse zu filmen und die Aktivität von Kopfrichtungsneuronen in den beiden Hirnregionen zu erfassen, während sie schliefen und verschiedene Umgebungen durchquerten.
Sie fanden heraus, dass während des schnellen Augenbewegungs (REM) -Schlafs die Abfeuerungstätigkeit der Kopfrichtungsneuronen in und zwischen den zwei Gehirnbereichen - das Äquivalent der Kompassnadel - sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie im Wachzustand bewegte.
Beim Menschen ist REM bekanntlich eine Phase des Schlafes, wenn intensives Träumen stattfindet und während dessen elektrische Aktivität praktisch nicht unterscheidbar ist, wenn wir wach sind.
Die Forscher fanden auch heraus, dass während langsamer Schlafphasen - oft als Tiefschlaf bezeichnet - die Bewegung der Feueraktivität eine 10-fache Zunahme der Beschleunigung zeigte, als ob die Mäuse ihre Köpfe 10-mal schneller drehten als damals Erwachen.
Das Gehirn "erforscht und koordiniert aktiv", auch wenn es sich nicht in der Umgebung befindet
Prof. Buzsaki sagt, dass die Entdeckung, dass Kopfrichtungsneuronen ihre Aktivität während des Schlafes koordinieren, darauf hindeutet, dass im Gehirn etwas vor sich geht, das den Blick des Tieres ersetzt, wenn es im Wachzustand navigiert. Das Gehirn erforscht und koordiniert aktiv, auch wenn es sich von der Umgebung löst.
Er glaubt, dass die Ergebnisse seine Ansicht bestätigen, dass die Gehirne von Säugetieren aktiv Sinneseindrücke verfolgen - sie warten nicht passiv darauf, sie zu empfangen. Der aktive Sinn der Kopfausrichtung, den sie bei den Mäusen beobachteten, während sie schliefen, ist ein gutes Beispiel dafür.
Hauptautor Dr. Adrien Peyrache, ein Postdoc in Buzsakis Labor, sagt:
"Die koordinierte Aktivität während des Großteils des Schlafes stellt wahrscheinlich eine Konsolidierung von Orten, Ereignissen und Zeiten dar, eine Art Navigationssicherungssystem im Gehirn, in dem das Gehirn eine Karte speichert."
Das Team plant herauszufinden, ob ähnliche neuronale Aktivität bei komplexeren Verhaltensweisen in anderen Teilen des Mausgehirns auftritt. Sie möchten auch herausfinden, ob es möglich ist, Kopfrichtung und Navigation elektrisch zu steuern und vorherzusagen.
Die Studie wurde durch Zuschüsse und Stipendien der National Institutes of Health, der National Science Foundation, des Human Frontier Science Program und der European Molecular Biology Organization finanziert.
Im Dezember 2014 Medizinische Nachrichten heute berichtete auch über eine Studie, die zeigte, dass unsere Gehirne ein Referenzsignal haben, das uns in die richtige Richtung weist und sich ständig aktualisiert, wenn wir uns durch unsere Umgebung bewegen.
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