Wie lichtsensitive Gehirnzellen uns wach halten

US-Wissenschaftler haben eine Gruppe von Gehirnzellen gefunden, die kontrollieren, ob Licht uns erregt (oder nicht). Sie schlagen vor, dass die Zellen sich auf einen Neurotransmitter verlassen, um ihnen zu sagen, ob sie als Reaktion auf Licht aktiv sein sollten oder nicht. Sie können über ihre Studie in der Ausgabe vom 26. Oktober lesen Das Journal der Neurowissenschaft .
Helles Licht weckt uns und macht es leichter wach zu bleiben. In der Tat, als auch erregt uns, ist sehr helles Licht auch als Antidepressivum bekannt. Auf der anderen Seite macht uns die Dunkelheit schläfrig: Es ist einer der Gründe, warum Menschen vor dem Schlafengehen Masken tragen, ihnen beim Einschlafen helfen und nicht geweckt werden, wenn ein Licht aufleuchtet.
Jetzt haben Forscher der Universität von Kalifornien in Los Angeles (UCLA) eine Gruppe von Neuronen identifiziert, die uns aufleuchten lassen, wenn es Licht gibt.
Die betreffenden lichtempfindlichen Zellen befinden sich im Hypothalamus, einem Bereich an der Basis des Gehirns, der für den Schlaf zuständig ist, sowie für andere Dinge wie die Kontrolle des autonomen Nervensystems, Körpertemperatur, Hunger, Durst und Müdigkeit.
Der leitende Autor Jerome Siegel, Professor für Psychiatrie am Semel-Institut für Neurowissenschaften und menschliches Verhalten an der UCLA, und seine Kollegen fanden heraus, dass die Zellen Hypocretin, einen Neurotransmitter, freisetzen, der eine Schlüsselrolle bei der Wachhaltung spielt.
Mäuse, die kein Hypocretin hatten, konnten im Licht nicht wach bleiben, während die lichtempfindlichen Gehirnzellen derjenigen, die dies taten, im Licht aktiv waren, aber inaktiv im Dunkeln, wenn die Mäuse wach waren.
Das Team hatte zuvor festgestellt, dass Narkolepsie, eine Schlafstörung, die übermäßige Schläfrigkeit und häufige Schlafanfälle während des Tages verursacht, und die Schläfrigkeit im Zusammenhang mit Parkinson-Krankheit wurden beide durch den Verlust von Hypocretin verursacht, aber es war nicht klar, ob der Neurotransmitter auch gespielt eine Rolle in der normalen Alltagsfunktion.
Siegel, Leiter der neurobiologischen Forschung am Sepulveda Veterans Affairs Medical Center in Mission Hills, Kalifornien, und Mitglied des Brain Research Institute der UCLA, sagte der Presse:
"Dieser aktuelle Befund erklärt frühere Arbeiten bei Menschen, die bei Narkoleptikern im Gegensatz zu anderen gleich schläfrigen Individuen keine erregende Reaktion auf Licht feststellen, und dass sowohl Narkoleptiker als auch Parkinson-Patienten im Vergleich zu anderen Patienten mit chronischen Erkrankungen eine erhöhte Neigung zu Depressionen haben."
Während frühere Studien erforscht hatten, wie sich Hypocretin bei Nagetieren verhält, hat sich niemand sowohl mit hellen als auch mit dunklen Phasen befasst (Mäuse schlafen normalerweise, wenn es hell ist und sind aktiv, wenn es dunkel ist). Auch diese Studien hatten nur die Nagetiere eine Aufgabe zu erledigen.
Für diese Studie verglichen Siegel und Kollegen zwei Gruppen von Mäusen: eine hatte ihr Hypocretin genetisch "ausgeschaltet" (KO-Mäuse), und die andere nicht, das waren die normalen oder Wildtyp-Mäuse (WT).
Sie beobachteten dann die beiden Gruppen sowohl in hellen als auch in dunklen Phasen, während sie eine Reihe von Aufgaben erfüllten.
Zu ihrer Überraschung fanden sie heraus, dass die Knockout (KO) -Mäuse nur Probleme hatten, während der Lichtphase für positive Belohnungen zu arbeiten: ihr Lernen war beeinträchtigt.
Die Forscher sagten, dass das Hypocretin in den lichtempfindlichen Neuronen der WT-Mäuse sicherstellte, dass sie im Gegensatz zu ihren KO-Wurfgeschwistern maximal für positive Belohnungen während der Lichtphase arbeiten konnten.
Aber als es dunkel war, lernten die KO-Mäuse genauso schnell wie ihre WT-Gegenstücke. Der Grund dafür war, dass Hypocretin nur als Reaktion auf Licht wirkt, so dass die KO-Mäuse nicht im Nachteil waren.
Siegel sagte, ihre Ergebnisse schlagen vor, die lichtempfindlichen Neuronen mit Hypocretin zu verstärken, zum Beispiel durch Verabreichung, erhöht die lichtinduzierte Erregungsreaktion. Und umgekehrt induziert das Blockieren der Wirkung von Hypocretin auf die Zellen, beispielsweise durch die Verabreichung von Rezeptorblockern, Schlaf.
"Die Verabreichung von Hypocretin kann auch antidepressive Eigenschaften haben, und Blockierung kann die Neigung zu Depressionen verstärken. Wir sind der Meinung, dass diese Arbeit Auswirkungen auf die Behandlung von Schlafstörungen sowie Depressionen hat", fügte er hinzu.
Geschrieben von Catharine Paddock

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