Circuitul cerebral implicat în somnolență, „Zonare afară”

Cercetările emergente aduc o nouă perspectivă asupra conceptului de somn. Gândirea tradițională a susținut că creierul este în întregime treaz sau adormit - o propunere totul sau nimic.

Acum, neurologii Institutului de Tehnologie din Massachusetts (MIT) au descoperit un circuit cerebral care poate declanșa regiuni mici ale creierului să adoarmă sau să devină mai puțin alerte, în timp ce restul creierului rămâne treaz.

Oamenii de știință au descoperit că acest circuit își are originea într-o structură a creierului cunoscută sub numele de nucleul retamic talamic (TRN). TRN transmite semnale către talamus și apoi la cortexul creierului, inducând buzunare ale undelor cerebrale lente și oscilante caracteristice somnului profund.

Oscilațiile lente apar și în timpul comei și anesteziei generale și sunt asociate cu scăderea excitării. Cu suficientă activitate TRN, aceste unde pot prelua întregul creier.

Cercetătorii consideră că TRN poate ajuta creierul să consolideze noi amintiri prin coordonarea undelor lente între diferite părți ale creierului, permițându-le să împărtășească informații mai ușor.

„În timpul somnului, poate că anumite regiuni ale creierului au unde lente în același timp, deoarece trebuie să facă schimb de informații între ele, în timp ce altele nu,” a spus dr. Laura Lewis, un afiliat al cercetării și unul dintre autorii principali ai nou studiu.

TRN poate fi, de asemenea, responsabil pentru ceea ce se întâmplă în creier atunci când oamenii lipsiți de somn experimentează scurte senzații de „zonare” în timp ce se luptă să rămână treaz, spun cercetătorii.

Rezultatele studiului apar în jurnal eLife.

Celălalt prim autor al lucrării este Jakob Voigts, iar autorii principali sunt Emery Brown și Michael Halassa. Alți autori sunt afiliații la cercetarea MIT Francisco Flores și Matthew Wilson.

Până în prezent, majoritatea cercetărilor privind somnul s-au concentrat asupra controlului global al somnului, care are loc atunci când întregul creier este inundat în unde lente - oscilații ale activității creierului create atunci când seturile de neuroni sunt reduse la tăcere pentru perioade scurte.

Cu toate acestea, studii recente au arătat că animalele lipsite de somn pot prezenta valuri lente în părți ale creierului în timp ce sunt încă treji, sugerând că creierul poate controla și vigilența la nivel local.

Echipa MIT și-a început investigația privind controlul local al vigilenței sau somnolenței cu TRN deoarece locația sa fizică o face perfect poziționată pentru a juca un rol în somn, spune Lewis.

TRN înconjoară talamusul ca o coajă și poate acționa ca un gardian pentru informațiile senzoriale care intră în talamus, care apoi trimite informații la cortex pentru prelucrare ulterioară.

Folosind optogenetica, o tehnică care le permite oamenilor de știință să stimuleze sau să reducă la tăcere neuronii cu lumină, cercetătorii au descoperit că, dacă stimulează slab TRN la șoareci treaz, undele lente au apărut într-o mică parte a cortexului. Cu o stimulare mai mare, întregul cortex a arătat unde lente.

„Am constatat, de asemenea, că atunci când induci aceste unde lente de-a lungul cortexului, animalele încep să acționeze comportamental ca și cum ar fi somnolenți. Vor înceta să se miște, tonusul muscular va scădea ”, a spus Lewis.

Cercetătorii consideră că TRN reglează fin controlul creierului asupra regiunilor locale ale creierului, îmbunătățind sau reducând undele lente în anumite regiuni, astfel încât acele zone să poată comunica între ele sau inducând unele zone să devină mai puțin alerte atunci când creierul este foarte somnolent.

Acest lucru poate explica ce se întâmplă la oameni atunci când aceștia sunt lipsiți de somn și momentan se îndepărtează fără să adoarmă cu adevărat.

„Sunt înclinat să cred că acest lucru se întâmplă deoarece creierul începe să treacă în somn și unele regiuni locale ale creierului devin somnoroase, chiar dacă te forțezi să rămâi treaz”, a spus Lewis.

Înțelegerea modului în care creierul controlează excitația ar putea ajuta cercetătorii să proiecteze noi medicamente pentru somn și anestezice care creează o stare mai asemănătoare somnului natural. Stimularea TRN poate induce stări de somn profunde, care nu sunt REM, iar cercetările anterioare efectuate de Brown și colegii săi au descoperit un circuit care activează somnul REM.

Brown a adaugat, TRN este bogat in sinapse - conexiuni in creier - care elibereaza neurotransmitator inhibitor GABA. Prin urmare, TRN este aproape sigur un loc de acțiune al multor medicamente anestezice, având în vedere că o mare clasă a acestora acționează la aceste sinapse și produc unde lente ca una dintre trăsăturile lor caracteristice. ”

Lucrările anterioare ale lui Lewis și colegilor săi au arătat că, spre deosebire de undele lente ale somnului, undele lente sub anestezie generală nu sunt coordonate, sugerând un mecanism pentru motivul pentru care aceste medicamente afectează schimbul de informații din creier și produc inconștiență.

Sursa: Institutul de Tehnologie din Massachusetts / EurekAlert