Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Προς μια νέα θεωρία του ύπνου

Anonim

Γιατί τα ζώα κοιμούνται;

διαφήμιση


Ακόμα κι αν ο ύπνος καταναλώνει περίπου το ένα τρίτο της ημέρας για πολλές μορφές ζωής, γνωρίζουμε ελάχιστα για το γιατί είναι απαραίτητο. Η ανάγκη για ύπνο παραμένει ένα από τα μεγάλα μυστήρια της βιολογίας.

Μια ηγετική θεωρία υποδηλώνει ότι ο ύπνος μπορεί να προσφέρει στον εγκέφαλο μια ευκαιρία να «επανισορροπήσει» τον εαυτό του. Σε αυτό το μοντέλο, οι εμπειρίες αφύπνισης συνδέονται με ισχυρές διαδικασίες μάθησης και ανάπτυξης που, με την πάροδο του χρόνου, έχουν ως αποτέλεσμα τον κορεσμό της ικανότητας των μυαλών μας να ενισχύουν τις συνδέσεις. Αυτό όχι μόνο θα εμπόδιζε την περαιτέρω μάθηση, αλλά αυτή η απεριόριστη αύξηση στη συνδεσιμότητα θα αποσταθεροποιούσε τον εγκέφαλο, οδηγώντας σε "υπερεκμετάλλευση" των νευρωνικών δικτύων. Μια ηγετική θεωρία υποδηλώνει ότι η βασική λειτουργία του ύπνου είναι η «νευρωνική ομοιόσταση», οι διαδικασίες με τις οποίες οι νευρώνες αυτο-συντονίζουν τη διέγερση τους για να αποκαταστήσουν την ισορροπημένη δραστηριότητα στα εγκεφαλικά κυκλώματα.

Η ολοκαίνουργια έρευνα που διεξήχθη στο εργαστήριο της νευροβιολόγος Brandeis Gina Turrigiano δείχνει ότι αυτή η θεωρία δεν είναι αλήθεια. Σε ένα έγγραφο που δημοσιεύτηκε στο τεύχος Μαρτίου του περιοδικού Cell, το εργαστήριο Turrigiano έδειξε ότι όταν η δραστηριότητα των νευρώνων καταστέλλεται σε αρουραίους, δεν εμφανίζεται ομοιοστατική εξισορρόπηση κατά τη διάρκεια του ύπνου. Αντιθέτως, αυτό συνέβη αποκλειστικά όταν τα ζώα ήταν ξύπνια και ενεργά.

Αυτή η έρευνα θέτει τόσες ερωτήσεις όσο απαντά. Για παράδειγμα, γιατί η ομοιόσταση παρεμποδίζεται κατά τον ύπνο; Ο Turrigiano προτείνει ότι η ομοιοστατική πλαστικότητα μπορεί να επηρεάσει μια διαδικασία εξαρτώμενη από τον ύπνο που ενισχύει τις μνήμες. Η χρήση καταστάσεων συμπεριφοράς, όπως ο ύπνος και η αφύπνιση, για την προσωρινή διάκριση διακριτών μορφών πλαστικότητας μπορεί να μετριάσει αυτό το πρόβλημα παρεμβολών.

Η Gina Turrigiano είναι η Καθηγήτρια Joseph J. Levitan στην Visual Sciences στο Brandeis και εξελέγη στην Εθνική Ακαδημία Επιστημών το 2013. Το 2000, στην ηλικία των 37 ετών, κέρδισε βραβείο MacArthur Fellowship ή βραβείο «μεγαλοφυία». Το πρωτοποριακό έργο της επικεντρώθηκε στις κυτταρικές διεργασίες που επιτρέπουν στα νευρωνικά κυκλώματα στον εγκέφαλο να αλλάξουν και να προσαρμοστούν. Το εργαστήριό της έχει διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην αναγνώριση των βασικών μηχανισμών που υποκρύπτουν την ομοιοστατική πλαστικότητα ή την ικανότητα ενός νευρώνα να επιδιώκει δυναμικά τη σταθερότητα παρά τις αλλαγές που προκαλούνται από τη μάθηση ή την ανάπτυξη.

Αυτή η τελευταία έρευνα στο Cell, με επικεφαλής τον μεταδιδακτορικό Keith Hengen, έσπασε νέο έδαφος, καθώς εξέτασε τη νευρωνική ομοιόσταση στο πλαίσιο των ελεύθερων συμπεριφορών αρουραίων (οι περισσότερες έρευνες στο παρελθόν έχουν βασιστεί σε κυτταροκαλλιέργειες ή αναισθητοποιημένα ζώα). Σε αυτή την εργασία, οι επίμυες με απόφραξη της όρασης από το ένα μάτι παρατηρήθηκαν σε εννέα ημέρες κατά τις περιόδους ύπνου και αφύπνισης. Τα ηλεκτρόδια που εισήχθησαν στον οπτικό φλοιό των ζώων κατέγραψαν τις πυροδοτήσεις πολλών επιμέρους νευρώνων. αυτοί οι νευρώνες ακολουθήθηκαν για εννέα ημέρες, παράγοντας συνολικά έξι terabytes δεδομένων. Οι αλγόριθμοι που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο του Turrigiano με τη βοήθεια του βοηθού καθηγητή Brandeis Steven Van Hooser επέτρεψαν την ανάλυση αυτών των τεράστιων και σύνθετων συνόλων δεδομένων.

Η Turrigiano αναμένει ότι αυτές οι υπολογιστικές μέθοδοι θα ανοίξουν νέους δρόμους έρευνας για το εργαστήριό της, επιτρέποντας πολύ μεγαλύτερη παρατήρηση των μυών των αρουραίων και με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Ορισμένα από τα βασικά ερωτήματα που προκύπτουν από τη μελέτη περιλαμβάνουν:

• Τι είναι ο ύπνος που εμποδίζει την ομοιόσταση;

• Πώς είναι δυνατόν για τον εγκέφαλο να μετατοπίζεται γρήγορα και να βγαίνει από περιόδους ομοιόστασης ανάλογα με την κατάσταση του ύπνου;

• Τι είναι να είσαι ξύπνιος που υποκινεί και απαιτεί την ενεργοποίηση της ομοιοστατικής ρύθμισης;

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το Πανεπιστήμιο Brandeis . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Keith B. Hengen, Alejandro Torrado Pacheco, James N. McGregor, Stephen D. Van Hooser, Τζίνα Γ. Τουριγιάνο. Ο οισοστατικός ρυθμός νευρωνικής πυρκαγιάς παρεμποδίζεται από τον ύπνο και προωθείται από τον ύπνο . Cell, 2016; 165 (1): 180 DOI: 10.1016 / j.cell.2016.01.046