Moždani krug upleten u pospanost, "Zoniranje"
Nova istraživanja donose novu perspektivu koncepta sna. Tradicionalna misao smatrala je da je mozak u potpunosti budan ili spava - prijedlog sve ili ništa.
Sada su neuroznanstvenici Massachusetts Institute of Technology (MIT) otkrili moždani krug koji može pokrenuti mala područja mozga da zaspe ili postanu manje budni, dok ostatak mozga ostaje budan.
Znanstvenici su otkrili da ovaj sklop potječe iz moždane strukture poznate kao talamična retikularna jezgra (TRN). TRN odašilje signale na talamus, a zatim na korteks mozga, inducirajući džepove polaganih, oscilirajućih moždanih valova karakterističnih za duboki san.
Spore oscilacije također se javljaju tijekom kome i opće anestezije, a povezane su sa smanjenim uzbuđenjem. Uz dovoljno aktivnosti TRN, ti valovi mogu zavladati cijelim mozgom.
Istraživači vjeruju da TRN može pomoći mozgu da konsolidira nova sjećanja koordinirajući polagane valove između različitih dijelova mozga, omogućujući im lakše razmjenu informacija.
"Tijekom spavanja možda određene moždane regije istodobno imaju i valove jer trebaju međusobno razmjenjivati informacije, dok druge nemaju", rekla je dr. Laura Lewis, suradnica u istraživanju i jedna od vodećih autora nova studija.
TRN bi mogao biti odgovoran za ono što se događa u mozgu kad ljudi uskraćeni za spavanje iskusi kratke osjećaje "zoniranja" dok se bore da ostanu budni, kažu istraživači.
Nalazi studije objavljeni su u časopisu eŽivota.
Drugi prvi autor rada je Jakob Voigts, stariji autori Emery Brown i Michael Halassa. Ostali autori su istraživački suradnik MIT-a Francisco Flores i Matthew Wilson.
Do sada se većina istraživanja spavanja fokusirala na globalnu kontrolu sna, koja se događa kada se čitav mozak probija u sporim valovima - oscilacije moždane aktivnosti stvorene kad se setovi neurona nakratko utihnu.
Međutim, nedavna istraživanja pokazala su da životinje uskraćene snu mogu pokazivati spore valove u dijelovima svog mozga dok su još budne, što sugerira da mozak također može kontrolirati budnost na lokalnoj razini.
Tim s MIT-a započeo je istragu lokalne kontrole budnosti ili pospanosti s TRN-om, jer je zbog fizičkog položaja u savršenoj poziciji da igra ulogu u snu, kaže Lewis.
TRN okružuje talamus poput ljuske i može djelovati kao čuvar vrata za osjetne informacije koje ulaze u talamus, a koje zatim šalju korteksu na daljnju obradu.
Koristeći optogenetiku, tehniku koja omogućuje znanstvenicima da stimuliraju ili utišaju neurone svjetlošću, istraživači su otkrili da, ako su slabo stimulirali TRN kod budnih miševa, spori valovi pojavili su se u malom dijelu korteksa. S više stimulacije, čitava je kora pokazivala spore valove.
“Također smo otkrili da kada inducirate ove spore valove preko korteksa, životinje se počinju ponašati kao da su pospane. Prestat će se kretati, tonus mišića će im pasti - rekao je Lewis.
Istraživači vjeruju da TRN precizno prilagođava kontrolu mozga nad lokalnim regijama mozga, pojačavajući ili smanjujući polagane valove u određenim regijama, tako da ta područja mogu međusobno komunicirati, ili navodeći neka područja da postanu manje budna kada je mozak vrlo pospan.
To može objasniti što se događa kod ljudi kad su uskraćeni za spavanje i na trenutak se isprazne, a da stvarno ne zaspu.
"Sklon sam pomisliti da se to događa jer mozak počinje prelaziti u san, a neke lokalne moždane regije postaju pospane čak i ako se prisilite da ostanete budni", rekao je Lewis.
Razumijevanje načina na koji mozak kontrolira uzbuđenje moglo bi pomoći istraživačima u dizajniranju novih lijekova za spavanje i anesteziju koji stvaraju stanje sličnije prirodnom snu. Poticanje TRN-a može izazvati duboka stanja spavanja koja nisu slična REM-u, a prethodna istraživanja Browna i njegovih kolega otkrila su sklop koji uključuje REM spavanje.
Brown je dodao: „TRN je bogat sinapsama - vezama u mozgu - koje oslobađaju inhibitorni neurotransmiter GABA. Stoga je TRN gotovo sigurno mjesto djelovanja mnogih anestetičkih lijekova, s obzirom na to da velike skupine njih djeluju u tim sinapsama i proizvode spore valove kao jedno od njihovih karakterističnih obilježja. "
Prethodni rad Lewisa i kolega pokazao je da za razliku od usporenih valova sna, spori valovi u općoj anesteziji nisu koordinirani, sugerirajući mehanizam zašto ovi lijekovi narušavaju razmjenu informacija u mozgu i proizvode nesvjesticu.
Izvor: Massachusetts Institute of Technology / EurekAlert
