Unterbrochener Schlaf beeinträchtigt das Gedächtnis

Mit neuen Technologien, um die Kontinuität des Schlafes bei Mäusen zu stören, ohne andere Variablen zu verändern, haben Wissenschaftler geschlussfolgert, dass unterbrochener Schlaf das Gedächtnis beeinträchtigt. Schreiben in der frühen Ausgabe vom 25. Juli 2011 des Proceedings der Nationalen Akademie der WissenschaftenForscher der Universität von Stanford in den USA beschreiben, wie sie mithilfe der Optogenetik gezielt bestimmte Neuronen anzielten, und fanden heraus, dass ein Minimum an kontinuierlichem Schlaf für die Gedächtniskonsolidierung von entscheidender Bedeutung ist.
Menschen mit bestimmten neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen, die die Schlafkontinuität beeinflussen, ohne die Gesamtschlaf- oder Schlafqualität zu beeinflussen, haben häufig Gedächtnisprobleme. Diese Bedingungen umfassen Schlafapnoe, wo die Person zu atmen aufhört und Hunderte von "Mikroerregungen" eine Nacht und Alkoholismus erleben kann.
Obwohl Wissenschaftler eine Zeit lang vermutet haben, dass Schlafkontinuität wichtig für das Gedächtnis ist, war es nicht einfach zu untersuchen, da die Technologie, die Manipulation der Kontinuität des Schlafes ermöglicht, ohne andere Variablen wie Qualität und Gesamtdauer zu beeinflussen, bis vor kurzem nicht verfügbar war.
Selbst wenn Sie versuchen, einen Labor-Nagetier mit "schonender Behandlung" zu wecken, kann dies Stress erhöhen und es unmöglich machen zu messen, ob das Ergebnis auf Schlafunterbrechung oder erhöhten Stress zurückzuführen ist.
Dr. Luis de Lecea, Co-Leiter der Studie, ein außerordentlicher Professor für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften, der derzeit die dem Wachzustand zugrunde liegenden neuronalen Schaltkreise untersucht, erklärte der Presse:
"Nagetiere reagieren sehr empfindlich auf körperliches Erwachen. Wenn du ein Tier aufweckst, wird es für eine Weile aufstehen und Stress haben."
Die Herausforderung bestand also darin, eine Technologie zu entwickeln, die während des Schlafs für kurze Zeit wichtige Schaltkreise des Gehirns anregt, ohne die Intensität und Dauer zu beeinflussen und Stress zu verursachen.
Die Optogenetik verwendet Licht, um Zellen zu kontrollieren, die genetisch so verändert wurden, dass sie auf Lichtpulse reagieren. Es ist ein neues interdisziplinäres Feld, das Optik und Genetik kombiniert, um einzelne Ereignisse in bestimmten Zellen in lebendem Gewebe mit Millisekunden-Timing zu manipulieren, um innerhalb ähnlicher Zeitskalen wie biologische Zielprozesse zu arbeiten.
De Lecea beschreibt die Methode als "eine sehr feine, sehr subtile Art der Schlaffragmentierung".
Er und seine Kollegen schreiben in ihrer Zeitung:
"Wir haben optogenetisch gezielt Hypocretin / Orexin-Neuronen, die eine Schlüsselrolle in Erregungsvorgängen spielen, genutzt. Wir haben diese Neuronen in verschiedenen Zeitabständen im Verhalten von Mäusen aktiviert und waren in der Lage, den Schlaf zu fragmentieren, ohne seine Gesamtmenge oder -intensität zu beeinflussen."
Hypocretin / Orexin-Neuronen sind wichtig für das Schalten von Hirnstromkreisen zwischen Schlaf- und Wachzustand.
Nach einer Schlafmanipulation führten die behandelten Mäuse eine Aufgabe durch, bei der sie auf zwei Objekte stießen. Ein Objekt war neu für sie und das andere war eines, das sie zuvor getroffen hatten. Nagetiere verbringen mehr Zeit mit einem neuen Objekt als einem, das sie bereits kennen gelernt haben.
Die behandelten Mäuse brauchten so lange, bis sie das "vertraute" Objekt als das neue Objekt erkundeten und zeigten, dass ihr Gedächtnis beeinträchtigt war. Kontrollmäuse, die keine Schlafmanipulation durchführten, verbrachten jedoch mehr Zeit mit der Erforschung des neuen Objekts.
Nach dem Experimentieren mit verschiedenen Mengen von Schlafunterbrechung schlossen die Forscher, dass "das Gedächtnis nicht betroffen war, wenn die durchschnittliche Dauer der Schlafepisoden bei 62 - 73% des Normalen gehalten wurde".
Dr. H. Craig Heller, Studienleiter und Professor für Biologie in Stanford, sagte, die Ergebnisse "zeigen auf eine spezifische Eigenschaft des Schlafes - Kontinuität - als kritisch für das Gedächtnis".
Obwohl die Autoren nicht herausgefunden haben, wie viel ununterbrochener Schlaf Menschen brauchen, um Gedächtnisstörungen zu vermeiden, deuteten sie an, dass Gedächtnisprobleme bei Menschen mit Apnoe und anderen Schlafstörungen wahrscheinlich mit Unterbrechungen der Schlafkontinuität zusammenhängen, die diese Bedingungen verursachen.
Dr. Asya Rolls, Erstautorin und Postdoktorandin bei Stanford, sagte, diese Studie sei "nur der erste Schritt, um einen Aspekt des Schlafes zu betrachten". Mit ihren Kollegen plant sie nun, andere Schlafmechanismen zu untersuchen, die das Gedächtnis beeinflussen.
Die Forscher erwarten, dass weitere Studien die Optogenetik bald nutzen werden, um den Schlaf zu untersuchen. Gegenwärtig kann die Methode nicht auf Menschen angewendet werden, da sie auf Gentechnik beruht, um die Zielzellen zu erzeugen.
Mittel aus dem National Institute of Mental Health, der Klarman Family Foundation und der Stanford-Abteilung für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften halfen, die Studie zu finanzieren.
"Die optogenetische Störung der Schlafkontinuität beeinträchtigt die Gedächtniskonsolidierung."
Asya Rolls, Damien Colas, Antoine Adamantidis, Matt Carter, Tope Lanre-Amos, H. Craig Heller und Luis de Lecea.
PNAS, Vor dem Druck online veröffentlicht 25. Juli 2011, doi: 10.1073 / pnas.1015633108
Link zum Auszug.
Zusätzliche Quellen: Stanford School of Medicine, Optogenetik Ressourcenzentrum.
Geschrieben von: Catharine Paddock, PhD

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