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Wissenschaftler nutzen Licht, um REM-Schlaf zu induzieren
Während wir wissen, dass schnelle Augenbewegung - oder REM - Schlaf ist ein wesentlicher Teil des erholsamen Schlafes, wissen wir nicht viel darüber, was es steuert. Jetzt haben Forscher - mit einer neuen Technologie namens Optogenetik - entdeckt, dass sie REM-Episoden in Mäusen auslösen können, indem sie Licht direkt auf ausgewählte Gehirnzellen oder Neuronen richten.
Mit Licht, um lichtempfindliche Proteine ??in bestimmten Gehirnzellen zu entzünden, lösten Forscher Episoden von REM-Schlaf bei Mäusen aus.
Das Team - darunter Mitglieder des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Harvard Medical School, beide in Massachusetts - berichten von ihrer Arbeit im Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
In ihrem Studienbericht erklären die Forscher, dass wir bereits wissen, dass der Hirnstamm cholinerge Zellen oder Neuronen enthält, die an der Kontrolle von REM beteiligt sind. Aber - weil diese Gehirnregion auch viele andere Zelltypen enthält - ist es nicht einfach, die einzigartige Rolle der cholinergen Neuronen aufzuzeigen.
Die Hauptautorin Dr. Christa Van Dort von der Abteilung für Gehirn- und Kognitionswissenschaften am MIT erklärt, dass frühere Studien darauf hinwiesen, dass cholinergische Neuronen im Wachzustand und auch während des REM-Schlafs aktiv sind dieser spezifischen Zellen war für den Übergang in den REM-Schlaf verantwortlich. "
In ihrer Studie wollte das Team untersuchen, ob cholinerge Neuronen den REM-Schlaf auslösen können. Sie verwendeten eine radikal neue Technologie namens Optogenetik, die Wissenschaftlern hilft, die Verdrahtung des Gehirns zu verstehen, indem sie die Aktivität der Gehirnzellen mit Licht steuern.
Die Aktivierung von cholinergen Neuronen erhöht die Anzahl der REM-Schlafepisoden
In der Optogenetik werden Neuronen dazu gebracht, mit dem Einfügen eines Proteins, das in Algen gefunden wird, auf Licht zu reagieren. In der Natur reagiert das Protein auf bestimmte Wellenlängen des Lichts, so dass sich die Algen bewegen können.
Im Jahr 2005 entdeckten Forscher an der Stanford University, dass, wenn Sie das Protein in bestimmte Arten von Gehirnzellen einfügen, Sie dann ein Licht auf sie scheinen und sie aktivieren können - im Wesentlichen Kontrolle der Gehirnaktivität auf der Ebene der einzelnen Zellen.
Für ihre Studie verwendeten Dr. Van Dort und Kollegen Mäuse, bei denen das lichtempfindliche Protein in ihre cholinergen Neuronen eingeführt worden war. Die Neuronen könnten über ein faseroptisches Gerät aktiviert werden, das an den Köpfen der Mäuse angebracht ist.
Sie fanden heraus, dass, wenn sie die lichtsensibilisierten cholinergen Neuronen während des Nicht-REM-Schlafs aktivierten, sie die Anzahl - aber nicht die Dauer - der REM-Schlafepisoden der Mäuse erhöhten. Eine weitere Analyse zeigte, dass die induzierten REM-Episoden den natürlichen REM-Episoden sehr nahe kamen.
Das Team untersucht nun, wie das cholinerge Gehirnsystem mit Gehirnsystemen verbunden ist, von denen bereits bekannt ist, dass sie für den REM-Schlaf wichtig sind. Und sie entwickeln und testen auch Wege, um besseren Nicht-REM-Schlaf zu erzeugen.
Ziel ist es, den natürlichen Schlaf zu verbessern
Die Studie ist wichtig, weil sie neue Anhaltspunkte dafür liefert, wie der REM-Schlaf kontrolliert wird - ein Schritt zum Verständnis, wie natürlicher Schlaf beim Menschen gestaltet werden kann.
Die richtige Art von Schlaf und genug davon ist wichtig, um dem Gehirn zu helfen, sich selbst zu erholen und wiederherzustellen. Es hilft uns auch, Erinnerungen zu verarbeiten, das Immunsystem aufzuladen und andere Körperfunktionen zu erhalten.
Verschiedene Schlafphasen sind gut für verschiedene Dinge, sagt Studienautor Emery Brown, Edward Hood Taplin Professor für Medizintechnik am MIT.
Tierstudien zeigen, dass das Lernen während des REM-Schlafs stattfindet, während der langsame Wellenschlaf - bekannt als Nicht-REM-Stufe drei - wichtig ist, um uns ausgeruht und erfrischt zu fühlen.
Bisher konnten Medikamente die Vorteile des natürlichen Schlafs nicht reproduzieren - wo sich REM- und Nicht-REM-Zustände alle 90 Minuten abwechseln, wie Prof. Brown erklärt: "Was sie tun, ist eine Sedierung. Wenn Sie Glück haben, ermöglicht die Sedierung Ihre natürlichen Schlafmechanismen übernehmen. "
Das ultimative Ziel des Teams ist es, bessere Wege zu finden, natürlichen Schlaf zu schaffen. Zu diesem Zweck beabsichtigen sie, die verschiedenen Stadien des Schlafes getrennt und dann zusammen zu entwickeln und zu untersuchen.
Medizinische Nachrichten heute berichteten kürzlich über eine weitere optogenetische Studie, in der Forscher einen Weg fanden, mit Lichtblitzen Gehirnsignale zu lesen und zu schreiben.
In dieser Studie zeigten Forscher vom University College London in Großbritannien, dass sie Licht verwenden können, um Aktivität in ausgewählten Gehirnzellen auszulösen und einzelne Zellen dazu zu bringen, eine einzigartige Farbe zu emittieren, wenn sie aktiv sind. Daher könnten sie effektiv Gehirnzellen in verschiedenen Mustern auswählen und messen, wie die gewählte Schaltung reagiert hat.
Übergewicht, Fettleibigkeit im frühen Erwachsenenalter erhöht das Risiko für plötzlichen Herztod
Eine weitere Studie hat zu den überwältigenden Belegen für die negativen gesundheitlichen Folgen, die durch Übergewicht verursacht wurden, beigetragen, da Übergewicht und Adipositas im frühen Erwachsenenalter das Risiko für plötzlichen Herztod im späteren Leben erhöhen. Darüber hinaus kann dieses Risiko nicht durch einen späteren Gewichtsverlust ausgeglichen werden. Übergewicht oder Fettleibigkeit im frühen bis mittleren Erwachsenenalter kann das Risiko für plötzliches Herztod erhöhen.
Wie behandle ich eine Erkältung?
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