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Wie überwinden wir Schläfrigkeit? Hirnregion identifiziert

Ein Papier veröffentlicht diese Woche in der Zeitschrift Neuron blickt in eine Region des Gehirns, die am Wachzustand beteiligt ist. Die Ergebnisse könnten helfen, Behandlungen für Schlafstörungen und depressionsbedingte Schlafstörungen zu entwickeln.
Eine neue Studie untersucht die für Wachheit verantwortliche Hirnregion.

Die meisten von uns werden irgendwann in unserem Leben mit unserem Wachzustand kämpfen. Ob wir uns zu schläfrig fühlen, wenn wir wach sein müssen, oder uns zu wach fühlen, wenn wir verzweifelt nach Schlaf suchen, der Kampf ist real.

Nach Angaben des Centers for Disease Control and Prevention (CDC) betreffen Schlaf- und Wachstörungen schätzungsweise 50 bis 70 Millionen Erwachsene in den Vereinigten Staaten.

Obwohl es auf dem Gebiet der Schlafwissenschaft große Fortschritte gegeben hat, blieb der Bereich des Gehirns, der für den Wachzustand verantwortlich ist, schwer zugänglich.

Ein Forscherteam hat kürzlich damit begonnen zu verstehen, wie das menschliche Gehirn Wachheit in Zeiten der Not bewältigt. Zum Beispiel sind eine dringende Frist oder ein Baby, das mitten in der Nacht weint, beide Ereignisse, die uns erlauben, unseren Wunsch zu schlafen außer Kraft zu setzen.

Die Wissenschaftler wollten herausfinden, wie es uns gelingt, die Müdigkeit angesichts sogenannter hervorstechender Reize umzukehren.

Das Team wurde von Viviana Gradinaru geleitet, einem Assistenzprofessor für Biologie und Bioingenieurwesen und Direktor des Zentrums für molekulare und zelluläre Neurowissenschaften des Tianqiao und Chrissy Chen Instituts für Neurowissenschaften am California Institute of Technology in Pasadena.

Der dorsale Raphe-Kern und Wachheit

Das Team konzentrierte seine Energie auf einen bestimmten Teil des Gehirns. "Wir haben uns entschieden, eine Region des Gehirns zu untersuchen, die als Nucleus dorsalis raphe bezeichnet wird, wo sich eine Gruppe von Dopaminneuronen, dorsale Raphenkern-Neuronen oder DRNDA-Neuronen, befinden", sagt Prof. Gradinaru.

Sie wählten diese besondere Region, weil frühere Studien einen Zusammenhang zwischen Aktivität im dorsalen Raphe-Kern und Schlafzyklen gezeigt haben. Diese Beziehung ist seit Jahrzehnten bekannt, aber in letzter Zeit wurde eine spezifischere Rolle im Wachzustand theoretisiert.

Prof. Gradinaru erklärt auch: "Menschen, die in diesem Teil ihres Gehirns geschädigt sind, haben eine übermäßige Schläfrigkeit am Tag festgestellt, aber es gab kein gutes Verständnis für die genaue Rolle dieser Neuronen im Schlaf / Wach-Zyklus und ob Sie reagieren auf innere oder äußere Reize, um die Erregung zu beeinflussen. "

Ein Mausmodell wurde in einer Reihe von Experimenten verwendet, um die Rolle von dopaminergen Neuronen im dorsalen Raphe-Kern zu untersuchen. Zuerst maßen sie die DRNDA-Aktivität, wenn Tieren ausgeprägte Reize, wie die Einführung eines potentiellen Partners, Nahrung oder eine plötzliche unangenehme Empfindung, präsentiert wurden. Während dieser Begegnungen waren die Neuronen aktiv.

Sie maßen dann DRNDA-Feuerraten während des Schlaf / Wach-Zyklus. Laut Ryan Cho, Erstautor der Studie, sahen sie, dass die "Neuronen am wenigsten aktiv sind, wenn das Tier schläft und die Aktivität zunimmt, wenn das Tier aufwacht."

Der nächste Schritt war herauszufinden, ob dies eine reine Korrelation war oder ob die Aktivität selbst die Veränderungen im Schlaf- / Wachzustand verursachte.

Nachweis der Kausalität mit Optogenetik

In der letzten Phase nutzten sie Optogenetik, eine Technik, die es Wissenschaftlern ermöglicht, bestimmte Neuronen mithilfe von Lichtimpulsen ein- und auszuschalten. Wenn das Team DRNDA-Neuronen zu einer Zeit stimulierte, in der das Tier normalerweise schlafen würde, wachte die Maus auf und blieb wach.

Umgekehrt, wenn das Team die DRNDA-Neuronen chemisch zum Schweigen brachte, war das Tier anfälliger für Schlaf, selbst wenn es mit der Art von hervorstechenden Reizen präsentiert wurde, die es normalerweise wach halten würden.

"Diese Experimente haben uns gezeigt, dass DRNDA-Zellen für den vollständigen Wachzustand angesichts wichtiger Reize in Mäusen notwendig sind."

Prof. Viviana Gradinaru

Der nächste Schritt wird sein, zu sehen, ob die gleiche Art von Aktivität in DRNDA-Neuronen in Menschen gefunden wird. Obwohl sie nicht im Detail untersucht wurden, erklärt Prof. Gradinaru, dass es eine ähnliche Verbindung zu geben scheint. Er sagt: "Ihre Degeneration wurde mit übermäßiger Tagesmüdigkeit bei Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Multisystematrophie und Lewy-Körper-Demenz in Verbindung gebracht."

Schlafstörungen und andere Schlafstörungen sind weit verbreitet, so dass Fortschritte beim Verstehen von Wegen, Wachzustände zu verändern, einen Schritt vorwärts sind. Es ist noch ein langer Weg vor uns, aber diese Ergebnisse könnten dazu beitragen, zukünftige Forschung auf Schlafstörungen zu konzentrieren.

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