Wissenschaftler identifizieren neuronale Schalter zum Träumen

Was wäre, wenn Träume mit einem Schalter ein- oder ausgeschaltet werden könnten? Diese Möglichkeit mag nicht allzu weit entfernt sein, nachdem Forscher der Universität von Berkeley herausgefunden haben, dass sie einen Weg gefunden haben, genau das zu tun.
Die Forscher fanden heraus, dass die Aktivierung von GABAergen Neuronen im Gehirnmark sofort den REM-Schlaf - die Traumphase - in Mäusen induzierte.

Yang Dan, Professor für Molekular- und Zellbiologie an der UC-Berkeley, und Kollegen fanden heraus, dass die Aktivierung bestimmter Neuronen in einer Hirnregion, der so genannten Medulla, in Sekundenschnelle einen REM-Schlaf (Rapid Eye Movement) induzierte, während die Neuronen deaktiviert wurden ihre Fähigkeit, in den REM-Schlaf einzutreten.

Das Team veröffentlichte kürzlich ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Natur.

REM ist ein Stadium des Säugetierschlafs, das ungefähr 25% unseres Schlafzyklus ausmacht, wobei die erste Phase normalerweise 70-90 Minuten nach dem Einschlafen auftritt.

Neben schnellen, zufälligen Augenbewegungen und vorübergehender Muskelparalyse ist REM am Traumprozess beteiligt. Forscher vermuten, dass der Mangel an Muskelkontrolle während des REM-Schlafes uns davon abhält, unsere Träume auszuleben.

Aktivierung von GABAergen Neuronen ausgelöst REM-Schlaf in Mäusen

Für ihre Studie wollten Dan und seine Kollegen herausfinden, ob GABAerge Neuronen in der Medulla, die während des REM-Schlafs aktiv sind, eine Rolle bei der REM-Schlafgeneration spielen.

• 90% unserer Träume sind innerhalb von 1 Minute nach dem Aufwachen verloren
• Wir verbringen im Durchschnitt 6 Jahre unseres Lebens damit zu träumen
• Babys träumen nicht von sich selbst bis zum Alter von 3 Jahren.

Erfahren Sie mehr über das Träumen

GABAerge Neuronen ragen aus dem ventralen Teil der Medulla heraus, der sich an der Spitze des Rückenmarks und bestimmten Regionen des Hirnstamms und des Hypothalamus befindet - einer Gehirnregion, die an der Hormonfreisetzung und vielen anderen Körperfunktionen beteiligt ist.

Das Team verwendete eine Technik namens Optogenetik bei Mäusen, die gentechnisch so verändert wurden, dass sie nur in GABAergen Neuronen ein Markerprotein exprimierten.

Die optogenetische Methode beinhaltete die Platzierung eines lichtempfindlichen Ionenkanals in die GABAergen Neuronen unter Verwendung eines Virus. Einmal eingeführt, aktivierten die Forscher die GABAergen Neuronen in Mäusen, indem sie sie mit einem Laserlicht über eine optische Faser stimulierten, die im Gehirn gelegt wurde. Das Team konnte die GABAergen Neuronen mit Laserlicht deaktivieren, indem es eine inhibitorische Ionenpumpe in die Neuronen einführte.

Die Forscher verfolgten die Aktivität von GABAergen Neuronen in der Medulla der Mäuse während der Aktivierung und Deaktivierung mit Optogenetik. Sie untersuchten auch, wie das kurzzeitige Ein- oder Ausschalten dieser Neuronen das Schlaf- und Wachverhalten der Mäuse beeinflusste.

Das Team fand heraus, dass die Aktivierung der GABAergen Neuronen in der Medulla schlafender Mäuse innerhalb von Sekunden REM-Schlaf induzierte, während die Deaktivierung dieser Neuronen während des Schlafes entweder ihre Fähigkeit reduzierte, REM zu erreichen oder diese Schlafphase vollständig beendete.

Dan kommentiert die Ergebnisse:

"Aufgrund der starken Induktion des REM-Schlafs - in 94% der aufgezeichneten Versuche gingen unsere Mäuse innerhalb von Sekunden nach Aktivierung der Neuronen in den REM-Schlaf über - denken wir, dies könnte ein kritischer Knoten eines relativ kleinen Netzwerks sein, der die Entscheidung trifft Traumschlaf oder nicht. "

Erkenntnisse könnten psychiatrische, neurologische Erkrankungen aufklären

Während die Aktivierung der GABAergen Neuronen in Mäusen, die wach waren, keinen Einfluss auf ihre Wachheit hatte, beeinflusste sie ihren Appetit und ließ sie mehr essen. Die Forscher merken an, dass bei normalen Mäusen die Aktivität von GABAergen Neuronen während Wachphasen und während des Essens und der Pflege am höchsten ist - was das Team feststellt, sind zwei erfreuliche Aktivitäten für Mäuse.

Dan glaubt, dass GABAerge Neuronen in der Medulla die gegenteilige Wirkung auf Nervenzellen ausüben, die an Stress beteiligt sind, wie noradrenerge Neuronen in einer Region des Gehirns, die Pons genannt wird.

"Andere Leute haben festgestellt, dass noradrenerge Neuronen, die aktiv sind, wenn Sie laufen, beim Essen oder Pflegen herunterfahren", sagt Dan. "So wie es aussieht, wenn Sie entspannt sind und sich amüsieren, schalten die noradrenergen Neuronen ab und diese GABAergen Neuronen in der Medulla schalten sich ein."

Die Forscher helfen nicht nur dabei, die Mechanismen des Schlafes und des Träumens im Gehirn besser zu verstehen, sie sagen auch, dass sie nun in der Lage sind, Träume bei Mäusen willkürlich ein- und auszuschalten, was klinische Auswirkungen haben könnte.

"Viele psychiatrische Störungen, insbesondere Stimmungsstörungen, sind mit Veränderungen im REM-Schlaf korreliert, und einige weit verbreitete Drogen beeinflussen REM-Schlaf, so scheint es ein empfindlicher Indikator für psychische und emotionale Gesundheit zu sein", sagt Erstautor Franz Weber, ein Postdoktorand an der UC Berkeley.

Nicht nur das Studium des Schlafkreislaufs könne Einblicke in psychiatrische Störungen bieten, Weber könnte auch helfen, neurologische Störungen, die sich auf den Schlaf auswirken, wie Parkinson und Alzheimer zu verstehen.

Letztes Jahr, Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine Studie, in der Forscher erklären, warum manche Menschen sich oft an ihre Träume erinnern, andere nicht.

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