Aju ringlus, mis on seotud unisusega, "väljavööndiga eraldamine"

Esilekerkivad uuringud toovad une mõistele uue vaatenurga. Traditsiooniline arvamus on kinnitanud, et aju on täiesti ärkvel või magab - kõik või mitte midagi pakkumine.

Nüüd on Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi (MIT) neuroteadlased avastanud ajuringe, mis võib ajendada väikseid ajupiirkondi magama jääma või muutuma vähem erksaks, samal ajal kui ülejäänud aju jääb ärkvel.

Teadlased leidsid, et see vooluahel pärineb aju struktuurist, mida nimetatakse talamuse retikulaarseks tuumaks (TRN). TRN edastab signaale taalamusele ja seejärel ajukoorele, indutseerides sügavale unele iseloomulike aeglaste võnkuvate ajulainete taskud.

Aeglaseid võnkeid esineb ka kooma ja üldanesteesia ajal ning need on seotud erutuse vähenemisega. Piisava TRN-aktiivsuse korral võivad need lained haarata kogu aju.

Teadlased usuvad, et TRN võib aidata ajul uusi mälestusi kinnistada, koordineerides aju erinevate osade vahelisi aeglasi laineid, võimaldades neil teavet hõlpsamini jagada.

"Une ajal on võib-olla konkreetsetel ajupiirkondadel samal ajal aeglased lained, sest nad peavad omavahel teavet vahetama, teised aga mitte," ütles uurimistöö sidusettevõte dr. Lewis uus uuring.

Teadlased ütlevad, et TRN võib olla vastutav ka selle eest, mis juhtub ajus, kui unepuudusega inimesed tunnevad ärkveloleku nimel lühikesi tundeid "tsoneerimisest".

Uuringu tulemused ilmuvad ajakirjas eLife.

Dokumendi teine ​​esimene autor on Jakob Voigts, vanemad autorid on Emery Brown ja Michael Halassa. Teised autorid on MITi uurimisfirma Francisco Flores ja Matthew Wilson.

Siiani on enamik uneuuringutest keskendunud une globaalsele kontrollile, mis toimub siis, kui kogu aju on aeglaste lainete käes - neuronikomplektide lühiajaliseks vaigistamiseks tekkivad ajutegevuse võnked.

Hiljutised uuringud on siiski näidanud, et unepuuduses loomad võivad ärkvel olles oma aju osades aeglaseid laineid näidata, mis viitab sellele, et aju saab valvsust valvata ka kohalikul tasandil.

MIT meeskond alustas uurimist kohaliku tähelepanelikkuse või uimasuse kontrollimise üle TRN-iga, kuna selle füüsiline asukoht muudab selle unes rolli mängimiseks ideaalseks, ütleb Lewis.

TRN ümbritseb taalamust kestana ja võib toimida väravavalvurina taalamusse siseneva sensoorse teabe jaoks, mis seejärel saadab ajukoorele teabe edasiseks töötlemiseks.

Kasutades optogeneetikat, tehnikat, mis võimaldab teadlastel neuroneid valgusega stimuleerida või vaigistada, leidsid teadlased, et kui nad ärkvel olevates hiirtes nõrgalt stimuleerisid TRN-i, ilmnesid kooriku väikeses osas aeglased lained. Suurema stimulatsiooni korral näitas kogu ajukoor aeglasi laineid.

"Samuti leidsime, et kui tekitate need aeglased lained kogu ajukoores, hakkavad loomad käituma nagu uimased. Nad lõpetavad ringi liikumise, nende lihastoonus langeb, ”ütles Lewis.

Teadlased usuvad, et TRN häälestab aju kontrolli kohalike ajupiirkondade üle, suurendades või vähendades teatud piirkondades aeglaseid laineid, et need piirkonnad saaksid omavahel suhelda, või ajendades mõnda piirkonda muutuma vähem erksaks, kui aju on väga unine.

See võib selgitada, mis juhtub inimestel, kui nad on unepuuduses ja jäävad hetkeks tsoonist välja, ilma et tegelikult magama jääksid.

"Kaldun arvama, et see juhtub, kuna aju hakkab magama minema ja mõned kohalikud ajupiirkonnad muutuvad uniseks isegi siis, kui sunnite end ärkvel olema," ütles Lewis.

Mõistmine, kuidas aju kontrollib erutust, võib aidata teadlastel kujundada uusi une- ja anesteetikume, mis loovad loodusliku unega sarnasema seisundi. TRN-i stimuleerimine võib esile kutsuda sügavaid, mitte-REM-laadseid uneseisundeid ning Browni ja tema kolleegide varasemad uuringud paljastasid REM-une sisse lülitava vooluringi.

Brown lisas: "TRN sisaldab palju sünapse - ajuühendusi -, mis vabastavad inhibeeriva neurotransmitteri GABA. Seetõttu on TRN peaaegu kindlasti paljude anesteetikumide toimekoht, arvestades, et suur hulk neid toimib nendes sünapsides ja tekitab nende üheks iseloomulikuks tunnuseks aeglased lained. "

Lewise ja tema kolleegide varasem töö on näidanud, et erinevalt aeglastest unelainetest ei ole üldanesteesia all olevad aeglased lained kooskõlastatud, mis viitab mehhanismile, miks need ravimid kahjustavad aju infovahetust ja tekitavad teadvusetust.

Allikas: Massachusettsi tehnoloogiainstituut / EurekAlert