Pierwsza połowa snu jest konieczna, aby zresetować mózg

streszczenie: W pierwszej połowie snu mózg osłabia połączenia synaptyczne powstałe w czasie czuwania, co potwierdza hipotezę homeostazy synaptycznej na potrzeby snu. Odkrycie to sugeruje, że sen działa jako krytyczny proces resetowania, który przygotowuje mózg do nowego uczenia się poprzez zmniejszenie siły synaptycznej.

Naukowcy zauważają, że dysfunkcja synaptyczna występuje głównie w pierwszej połowie nocy, co jest zgodne ze szczytem aktywności fal wolnofalowych, podczas gdy funkcja drugiej połowy pozostaje mniej poznana. Ten wgląd w rolę snu w modulacji synaptycznej może mieć wpływ na zrozumienie ludzkiego snu i jego podstawowych funkcji dla zdrowia mózgu.

Kluczowe fakty:

1. Dysfunkcja synaptyczna podczas snu: Badanie pokazuje, że mózg redukuje połączenia synaptyczne głównie w pierwszej połowie snu, co sugeruje mechanizm resetowania, który przygotowuje się do nowej nauki następnego dnia.
2. Rola ciśnienia snu: Stopień upośledzenia synaptycznego zależy od skumulowanego ciśnienia snu; Wyższe ciśnienie snu prowadzi do bardziej znaczącego spadku liczby synaps.
3. Skutki drzemki: Wyniki sugerują, że krótkie drzemki w ciągu dnia, gdy ciśnienie snu jest mniejsze, mogą nie zapewniać takich samych korzyści uszkadzających synapsy jak sen nocny.

źródło: UCL

Jak wynika z nowego badania przeprowadzonego na rybach przez naukowców z UCLA, podczas snu mózg osłabia nowe połączenia między neuronami, które powstały na jawie, ale tylko w pierwszej połowie nocnego snu.

Naukowcy twierdzą, że ich odkrycia, które opublikowano w Naturadaje wgląd w rolę snu, ale wciąż pozostawia otwartą kwestię, jaką funkcję pełni druga połowa nocnego snu.

Naukowcy twierdzą, że badanie potwierdza hipotezę homeostazy synaptycznej – główną teorię dotyczącą celu snu, która sugeruje, że sen działa jak reset mózgu.

Główny autor, profesor Jason Rehill (UCL Cell & Developmental Biology) powiedział: „Kiedy nie śpimy, połączenia między komórkami mózgowymi stają się silniejsze i bardziej złożone. Jeżeli działalność ta będzie kontynuowana bez przerwy, będzie ona zdecydowanie niezrównoważona. Zbyt wiele aktywnych połączeń między komórkami mózgowymi może uniemożliwić utworzenie nowych połączeń następnego dnia.

„Chociaż funkcja snu pozostaje tajemnicza, może on służyć jako okres „offline”, w którym połączenia w mózgu mogą zostać osłabione, przygotowując nas do uczenia się nowych rzeczy następnego dnia”.

W tym badaniu naukowcy wykorzystali optycznie przezroczystego danio pręgowanego z genami umożliwiającymi łatwe obrazowanie synaps (struktur komunikujących się między komórkami mózgowymi). Zespół badawczy monitorował ryby przez kilka cykli snu i czuwania.

Naukowcy odkryli, że komórki mózgowe uzyskują więcej połączeń w godzinach czuwania, a następnie tracą je podczas snu.

Odkryli, że zależy to od tego, jak duża presja snu (potrzeba snu) narastała u zwierzęcia przed umożliwieniem mu odpoczynku; Jeśli naukowcy pozbawili rybę snu na kilka godzin, połączenia nadal się wzmacniały, aż zwierzę mogło zasnąć.

Profesor Rehill dodał: „Jeśli zaobserwowane przez nas wzorce sprawdzają się u ludzi, nasze odkrycia sugerują, że przebudowa synaptyczna może być mniej skuteczna podczas południowych drzemek, kiedy ciśnienie podczas snu jest wciąż niskie, niż w nocy, kiedy naprawdę potrzebujemy snu”. „. spać.”

Naukowcy odkryli również, że przebudowa połączeń między neuronami zachodziła głównie w pierwszej połowie nocnego snu zwierzęcia. Odzwierciedla to wzór aktywności fal wolnofalowych, który jest częścią cyklu snu i jest najsilniejszy na początku nocy.

„Nasze odkrycia dodają wagi teorii, że sen osłabia połączenia w mózgu, przygotowując go do dalszej nauki i nowych połączeń następnego dnia” – powiedziała pierwsza autorka, dr Anya Supermbol (Biologia Komórkowa i Rozwojowa oraz Instytut Ucha na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles). Jednak nasze badanie nie mówi nam nic o tym, co dzieje się w drugiej połowie nocy.

„Istnieją inne teorie mówiące, że sen to czas usuwania odpadów z mózgu lub naprawy uszkodzonych komórek – a być może inne funkcje zaczynają się w drugiej połowie nocy”.

O badaniach nad snem i nowościach z neurologii

autor: Chrisa Lynna
źródło: UCL
Komunikacja: Chris Lynn – Liga Mistrzów
zdjęcie: Zdjęcie przypisane Neuroscience News

Oryginalne wyszukiwanie: Otwarty dostęp.
„Ciśnienie snu moduluje liczbę pojedynczych synaps u danio pręgowanego„Napisane przez Jasona Rehilla i in. Natura

podsumowanie

Ciśnienie snu moduluje liczbę pojedynczych synaps u danio pręgowanego

Sen to niemal uniwersalne zachowanie o niejasnych funkcjach. Hipoteza homeostazy synaptycznej sugeruje, że sen jest niezbędny do normalizacji wzrostu liczby i siły synaps zachodzących podczas czuwania.

Niektóre badania oceniające duże populacje neuronów lub małe skupiska dendrytów znalazły dowody zgodne z hipotezą homeostazy synaptycznej, ale nie jest jasne, czy sen działa jedynie jako stan permisywny, czy też aktywnie promuje regulację w dół synaptyczną w skali całych neuronów.

Tutaj, poprzez wielokrotne obrazowanie wszystkich synaps pobudzających na pojedynczych neuronach w stanach snu i czuwania larw danio pręgowanego, pokazujemy, że synapsy powstają w okresach czuwania (spontanicznego lub wymuszonego) i tracone podczas snu w sposób zależny od podtypu neuronów.

Jednakże utrata synaptyczna jest największa podczas snu, związana z wysokim ciśnieniem snu po dłuższym przebudzeniu, a najmniejsza w drugiej połowie nieprzerwanej nocy.

I odwrotnie, sen indukowany farmakologicznie w okresach niskiego ciśnienia podczas snu jest niewystarczający, aby wywołać utratę synaps, chyba że zwiększy się poziom adenozyny przy jednoczesnym zahamowaniu napięcia noradrenergicznego.

Doszliśmy do wniosku, że zależna od snu utrata synaptyczna jest regulowana przez stres snu na poziomie pojedynczego neuronu i że nie wszystkie okresy snu są w równym stopniu zdolne do homeostazy synaptycznej.