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Unsere Gehirne scheinen sich während des Schlafes zu erinnern

Im Schlaf oder unter Anästhesie verhält sich ein Teil des menschlichen Gehirns so, als würde es sich an etwas erinnern, berichteten Forscher von der UCLA im Journal Nature Neurologie.
Die Autoren sagten, dass ihre Ergebnisse gegen herkömmliche Theorien darüber, wie Gedächtnis konsolidiert wird, während wir schlafen, gehen.
Teamleiter Mayank R. Mehta, Professor für Neurophysik an den UCLA-Abteilungen für Neurologie, Neurobiologie, Physik und Astronomie und Kollegen, maß mehrere Teile des Gehirns, die Gedächtnisbildung für neuronale Aktivität beteiligt sind - alle multiplen Gehirnregionen wurden gemessen für Aktivität zur gleichen Zeit. Auf diese Weise konnten sie herausfinden, welche Region im Gehirn andere Bereiche aktivierte und wie genau sich diese Aktivierung ausbreitete.
Forscher der Universität Heidelberg in Deutschland sowie des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung und James McFarland von der Brown University waren ebenfalls an dieser Studie beteiligt.
Das Tierversuch, der an Mäusen durchgeführt wurde, konzentrierte sich auf drei zusammenhängende Hirnregionen:

  • Der Neokortex (neues Gehirn)
  • Der Hippocampus (altes Gehirn)
  • Der entorhinale Kortex - ein intermediärer Hirnbereich, der die beiden oben genannten Teile verbindet
Mehta erklärte, dass frühere Studien auf einen Dialog hinwiesen, der zwischen dem neuen und dem alten Gehirn stattfindet, während die Menschen schlafen, was für die Gedächtnisbildung von entscheidender Bedeutung sei. Jedoch, Niemand hatte versucht herauszufinden, welchen Beitrag der entorhinale Cortex zu diesem Dialog leisten könnte, was sich als "Game Changer" herausstellte.
Die Wissenschaftler entdeckten, dass der entorhinale Kortex eine "anhaltende Aktivität" aufwies, von der Experten sagen, dass sie das Arbeitsgedächtnis im Wachzustand vermittelt, wenn wir uns sorgfältig konzentrieren, um uns für kurze Zeit an Dinge wie eine Telefonnummer zu erinnern oder Anweisungen zu folgen wir haben gerade auf einer Karte gelesen.
Mehta sagte: "Die große Überraschung hier ist, dass diese Art von hartnäckigen Aktivitäten im Schlaf passiert, so ziemlich die ganze Zeit. Diese Ergebnisse sind völlig neu und überraschend. In der Tat trat diese Arbeitsgedächtnis-anhaltende Aktivität im entorhinalen Kortex sogar unter Anästhesie."
Wir verbringen ein Drittel unserer Zeit damit zu schlafen, erklärte Mehta, daher sind ihre Ergebnisse wichtig - Schlafentzug wirkt sich nachteilig auf die Gesundheit aus, einschließlich Lernen und Gedächtnis.
Frühere Studien hatten gezeigt, dass sich Hippocampus und Neocortex während des Schlafes miteinander "unterhalten". Experten glauben, dass dieser Dialog einen wesentlichen Beitrag zu unserer Erinnerungs- oder Gedächtnisberatung leistet. Die Interpretation dieses Dialogs zwischen den beiden Gehirnbereichen wurde jedoch nie durchgeführt.

Das Gehirn ist immer noch sehr aktiv, während wir schlafen? Warum?

Mehta erklärte:
"Wenn Sie schlafen gehen, können Sie den Raum dunkel und ruhig machen, und obwohl es keinen sensorischen Input gibt, ist das Gehirn immer noch sehr aktiv. Wir wollten wissen, warum das passierte und was verschiedene Teile des Gehirns zueinander sagten . "

Für diese Studie war es den Forschern gelungen, ein hochempfindliches Überwachungssystem zu entwickeln, das ihnen dabei half, die neuronale Aktivität in jedem der drei Gehirnbereiche gleichzeitig zu verfolgen, einschließlich der Aktivität eines einzelnen Neurons.
Ihre Überwachung war so empfindlich, dass sie die präzise Kommunikation entziffern konnten, selbst wenn die Neuronen relativ ruhig zu sein schienen. Mit Hilfe einer ausgeklügelten mathematischen Analyse konnten sie die komplexen Gespräche entschlüsseln.

Spontan anhaltende Aktivität

Der Neocortex verbringt 90% seiner Schlafzeit in einem langsamen Wellenmuster. Die Aktivität fluktuiert langsam zwischen aktiven und inaktiven Zuständen, ungefähr einmal pro Sekunde. Die Forscher konzentrierten sich auf den Gehirnbereich, der viele Teile hat; der entorhinale Kortex.
Neokortikale Aktivität wurde im äußeren Teil des entorhinalen Kortex gespiegelt, aber der innere Teil des entorhinalen Kortex verhielt sich anders. Die Neuronen blieben im inneren entorhinalen Cortex in ihrem aktiven Zustand, selbst wenn der äußere Teil ruhig wurde - "als ob die Neuronen sich an etwas erinnerten, was der Neocortex kürzlich gesagt hatte". Die Wissenschaftler nannten dieses Phänomen "spontan anhaltende Aktivität". Darüber hinaus wurden durch diese spontane Aktivität auch die Neuronen im Hippocampus sehr aktiv.
Der Hippocampus wurde jedoch leiser, wenn der Neokortex aktiv war. Die Daten, die die Wissenschaftler gesammelt haben, gaben ihnen eine klare Deutung, wie der "Dialog" zwischen den verschiedenen Teilen des Gehirns zustande kam.
Mehta sagte:
"Während des Schlafes sprechen die drei Teile des Gehirns auf sehr komplexe Weise miteinander. Die entorhinalen Neuronen zeigten eine anhaltende Aktivität und benahmen sich, als ob sie sich selbst unter Betäubung etwas erinnerten, wenn die Mäuse nichts fühlen, riechen oder hören konnten. Bemerkenswert , diese hartnäckige Aktivität dauerte manchmal länger als eine Minute, eine gewaltige Zeitspanne in der Gehirnaktivität, die sich im Allgemeinen in einem Maßstab von einer Tausendstelsekunde ändert. "

Der entorhinale Kortex - der dritte Schlüsselspieler in diesem komplexen Dialog

Theorien haben angenommen, dass der Hippocampus mit dem Neokortex spricht und ihn antreibt - diese Studie stellt dies in Frage. Stattdessen deutet es darauf hin, dass es in diesem komplexen Dialog einen dritten Schlüsselspieler gibt - den entorhinalen Kortex, und dass der Neokortex den entorhinalen Kortex antreibt, der sich wiederum so zu verhalten scheint, als würde er sich an etwas erinnern. Dies scheint wiederum den Hippocampus anzutreiben, während andere Aktivitätsmuster ihn abschalten.
Mehta kommentierte:
"Dies ist eine völlig neue Art, über die Gedächtniskonsolidierungstheorie nachzudenken. Wir fanden heraus, dass ein neuer Akteur an diesem Prozess beteiligt ist und einen enormen Einfluss hat. Und was dieser dritte Spieler tut, wird vom Neokortex und nicht vom Hippocampus gesteuert.Dies legt nahe, dass alles, was während des Schlafes passiert, nicht so geschieht, wie wir es uns vorgestellt haben. Da es mehr Akteure gibt, ist der Dialog viel komplexer und die Richtung der Kommunikation ist das Gegenteil dessen, was man dachte. "

Mehta ist der Ansicht, dass dieser Prozess, der während des Schlafes stattfindet, eine Möglichkeit ist, sich von Junk zu befreien - gelöschte und nutzlose Erinnerungen zu löschen und irrelevante Daten zu löschen, die während des Tages verarbeitet und gesammelt wurden.
Dieser "Decluttering" -Prozess führt dazu, dass relevante und wichtige Erinnerungen immer prominenter und leichter zugänglich werden. Die Alzheimer-Krankheit beginnt im entorhinalen Kortex. Alzheimer-Patienten haben Schlafstörungen. Mehta und das Team glauben, dass ihre Ergebnisse Auswirkungen in diesem Bereich haben könnten.
Mehta und Kollegen planen, mit dieser Forschung fortzufahren und herauszufinden, welche Mechanismen hinter den von ihnen entdeckten Gehirnaktivitäten stehen, und zu bestimmen, ob solche Aktivitäten die nachfolgende Verhaltensleistung beeinflussen könnten.
Die Autoren haben geschrieben:
"Diese Ergebnisse liefern den ersten direkten Beweis für eine anhaltende Aktivität in den Neuronen der medialen entorhinalen Cortexschicht in vivo und zeigen ihren Beitrag zu cortico-hippocampalen Interaktionen, die am Arbeitsgedächtnis und dem Lernen langer Verhaltenssequenzen während des Verhaltens und der Gedächtniskonsolidierung beteiligt sein könnten Schlaf."

Geschrieben von Christian Nordqvist

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