Uyuşukluğun Dahil Olduğu Beyin Devresi, "Bölgelere Ayırma"

Ortaya çıkan araştırmalar, uyku kavramına yeni bir bakış açısı getiriyor. Geleneksel düşünce, beynin tamamen uyanık ya da uykuda olduğunu savunmuştur - ya hep ya hiç önermesi.

Şimdi, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) sinirbilimcileri, beynin geri kalanı uyanık kalırken, beynin küçük bölgelerinin uykuya dalmasını veya daha az uyanık olmasını tetikleyebilen bir beyin devresi keşfettiler.

Bilim adamları, bu devrenin talamik retiküler çekirdek (TRN) olarak bilinen bir beyin yapısından kaynaklandığını buldular. TRN, sinyalleri talamusa ve ardından beynin korteksine ileterek derin uykuya özgü yavaş, salınımlı beyin dalgalarının ceplerini indükler.

Yavaş salınımlar ayrıca koma ve genel anestezi sırasında da meydana gelir ve azalan uyarılma ile ilişkilidir. Yeterli TRN aktivitesi ile bu dalgalar beynin tamamını ele geçirebilir.

Araştırmacılar, TRN'nin beynin farklı bölümleri arasındaki yavaş dalgaları koordine ederek beynin yeni anıları pekiştirmesine yardımcı olabileceğine ve böylece bilgileri daha kolay paylaşmalarına izin verebileceğine inanıyorlar.

Araştırma üyesi ve baş yazarlarından biri olan Dr. Laura Lewis, "Uyku sırasında, belki belirli beyin bölgeleri aynı anda yavaş dalgalara sahip olabilir çünkü birbirleriyle bilgi alışverişi yapmaları gerekirken diğerleri yoktur" dedi. yeni çalışma.

Araştırmacılar, uykudan yoksun insanlar uyanık kalmak için çabalarken kısa bir “bölgeye ayrılma” hissi yaşadığında beyinde olanlardan da TRN'nin sorumlu olabileceğini söylüyor.

Çalışma bulguları dergide görünür eLife.

Gazetenin diğer ilk yazarı Jakob Voigts, kıdemli yazarlar Emery Brown ve Michael Halassa'dır. Diğer yazarlar MIT araştırma üyesi Francisco Flores ve Matthew Wilson'dur.

Şimdiye kadar, çoğu uyku araştırması, tüm beyin yavaş dalgalarda çalkalandığında meydana gelen küresel uyku kontrolüne odaklandı - nöron kümeleri kısa süreliğine susturulduğunda oluşan beyin aktivitesi salınımları.

Bununla birlikte, son araştırmalar, uykudan yoksun hayvanların, hala uyanıkken beyinlerinin bazı bölümlerinde yavaş dalgalar sergileyebildiğini göstermiştir; bu da beynin, yerel düzeyde uyanıklığı da kontrol edebileceğini düşündürmektedir.

Lewis, MIT ekibinin TRN ile uyanıklık veya uyuşukluğun yerel kontrolünü araştırmaya başladığını söylüyor çünkü fiziksel konumu onu uykuda bir rol oynayacak şekilde mükemmel bir konuma getiriyor.

TRN, talamusu bir kabuk gibi çevreler ve talamusa giren duyusal bilgiler için bir bekçi görevi görebilir, bu da daha sonra işlenmesi için kortekse bilgi gönderir.

Araştırmacılar, bilim adamlarının nöronları ışıkla uyarmasına veya susturmasına olanak tanıyan bir teknik olan optogenetiği kullanarak, uyanık farelerde TRN'yi zayıf bir şekilde uyarırlarsa, korteksin küçük bir bölümünde yavaş dalgaların ortaya çıktığını buldular. Daha fazla uyarı ile tüm korteks yavaş dalgalar gösterdi.

"Ayrıca kortekste bu yavaş dalgaları indüklediğinizde, hayvanların davranışsal olarak uykulu davranmaya başladığını gördük. Hareket etmeyi bırakacaklar, kas tonusu azalacak, "dedi Lewis.

Araştırmacılar, TRN'nin beynin yerel beyin bölgeleri üzerindeki kontrolünü ince ayarladığına, belirli bölgelerdeki yavaş dalgaları artırdığına veya azalttığına, böylece bu alanların birbirleriyle iletişim kurabileceğine veya beyin çok uykulu olduğunda bazı alanların daha az uyanık hale gelmesine neden olduğuna inanıyorlar.

Bu, insanlarda uykudan mahrum kaldıklarında ve gerçekten uykuya dalmadan bir an için dışarı çıktıklarında neler olduğunu açıklayabilir.

Lewis, "Bunun beyin uykuya geçmeye başlaması ve bazı yerel beyin bölgelerinin kendinizi uyanık kalmaya zorlasanız bile uykulu hale gelmesinden kaynaklandığını düşünme eğilimindeyim" dedi.

Beynin uyarılmayı nasıl kontrol ettiğini anlamak, araştırmacıların yeni uyku ve doğal uykuya daha benzer bir durum yaratan anestezik ilaçlar tasarlamasına yardımcı olabilir. TRN'yi uyarmak, derin, REM benzeri olmayan uyku durumlarını tetikleyebilir ve Brown ve meslektaşları tarafından yapılan önceki araştırmalar, REM uykusunu açan bir devreyi ortaya çıkardı.

Brown, “TRN, inhibitör nörotransmiter GABA'yı serbest bırakan sinapslar (beyindeki bağlantılar) açısından zengindir. Bu nedenle, TRN, büyük bir sınıfının bu sinapslarda hareket ettiği ve karakteristik özelliklerinden biri olarak yavaş dalgalar ürettiği göz önüne alındığında, neredeyse kesinlikle pek çok anestezik ilacın etki alanıdır. "

Lewis ve meslektaşlarının önceki çalışmaları, yavaş uyku dalgalarının aksine, genel anestezi altındaki yavaş dalgaların koordine edilmediğini göstererek, bu ilaçların beyindeki bilgi alışverişini neden bozduğu ve bilinçsizlik ürettiği konusunda bir mekanizma önerdi.

Kaynak: Massachusetts Teknoloji Enstitüsü / EurekAlert