Uyku Hazırlığı için Beyin Bağlantıları

Özet: Araştırmacılar, farelerin beyinlerinin yuva yaparak içgüdüsel olarak uykuya hazırlanmak üzere nasıl programlandığını keşfettiler; bu da muhtemelen memeliler arasında paylaşılan bir hayatta kalma özelliğinin altını çizdi. Fareler uykusuz bırakıldığında, prefrontal korteksteki özel beyin hücreleri tarafından kontrol edilen güçlü bir yuva yapma dürtüsü ortaya çıktı.

Hem insanlarda hem de farelerde hayatta kalma planlaması için gerekli olan bu bölge, hipotalamusa bağlanarak yuvalanmayı ve uykuyu tetikler. Bulgular insanlar için ‘uyku hijyeninin’ önemini vurguluyor.

Ana unsurlar:

1. Uykusuz kalan fareler içgüdüsel olarak yuva yapma davranışı sergileyerek yatma vaktine hazırlanır.
2. Davranış, yuvalanma ve uyku tetikleyicilerine ilişkin anıları tutan hipotalamusa sinyal gönderen prefrontal korteks tarafından yönetilir.
3. Bu uykuya hazırlık süreci muhtemelen birçok memelide mevcut olan bir hayatta kalma özelliğidir ve insanlarda uygun uyku rutinlerinin öneminin altını çizer.

Kaynak: Imperial College Londra

Imperial College London araştırmacıları tarafından yönetilen ekip, farelerin beyinlerinde, uykuya hazırlanmak için yuva yapmaya başlamalarına yol açan kabloları ortaya çıkardı.

Bugün yayınlandı Doğa Sinir BilimiÇalışma, uykuya uygun bir şekilde hazırlanmanın büyük olasılıkla doğuştan gelen bir hayatta kalma özelliği olduğunu ortaya koyuyor; bu, genellikle insanlar tarafından ihmal ediliyor veya geçersiz kılınıyor.

Hepimizin uyumaya ihtiyacı vardır ama uyurken bilinçsiz olduğumuz için güvenli ve sıcak bir yerde uykuya dalmak mantıklıdır. Bazı hayvanlar için bu özellikle önemlidir, çünkü bir yuva veya yuva yırtıcı hayvanlara karşı bir sığınak sağlar.

Imperial Yaşam Bilimleri Bölümü’nden Dr. Kyoko Tossell ve Franks-Wisden laboratuvarındaki meslektaşları, fareleri uykusuz bırakmanın, yuva kurma, başka bir deyişle yatmaya hazırlanma yönünde içgüdüsel bir davranış ürettiğini buldu. Ayrıca, memeliler arasında paylaşılması muhtemel olan bu davranıştan sorumlu olan beyin bağlantılarını da ortaya çıkardılar.

Dr Tossell şunları söyledi: “Her ne kadar biz insanlara, yatma süreci üzerinde bilinçli bir kontrole sahipmişiz gibi görünse de, fare beyniyle aynı kabloların insan beyninde de mevcut olması çok muhtemeldir. Yani bir seçim yaptığımızı düşünsek bile, muhtemelen fareler gibi biz de bilinçsiz yatmaya hazırlanma dürtüleri tarafından yönetiliyoruz.”

Imperial Moleküler Sinir Bilimi Başkanı Profesör Bill Wisden şunları ekledi: “İyi bir gece uykusu almak sağlık için hayati öneme sahiptir. Yatağa düzgün bir şekilde hazırlanmak (klinisyenlerin ‘uyku hijyeni’ olarak adlandırdığı şey (uygun bir zamanda, uygun bir yatakta, iyi çarşaflarla, telefon veya TV olmadan yatmak gibi) aynı derecede önemlidir, ancak çoğu zaman ihmal edilir veya geçersiz kılınır. birçok kişi tarafından. Bu sürecin farelerde yerleşik olması, uykuya uygun şekilde hazırlanmanın doğada kullanılan bir hayatta kalma özelliği olduğunu ve bu nedenle insanların uykunun bu yönünü ciddiye alması gerektiğini gösteriyor.”

Farelerin uyku hazırlıklarını daha derinlemesine incelemek için ekip, fareleri uykudan mahrum bıraktı ve sonunda uykuya dalmalarına izin verildiğinde davranışlarını ve beyin aktivitelerini gözlemledi. Beş saat boyunca her yarım saatte bir Lego tuğlaları ve diğer oyuncaklar sunarak farelerin uykusunu getirdiler, bu da onların uyuklamak yerine uyanık kalmalarını sağladı ve sonunda uykuya dalmadan önce yuva yapma davranışlarını filme aldılar.

Yazarlar, yuvalamayla ilgili beyin bağlantılarını incelemek için, belirli beyin hücrelerinin bir ışık parlamasıyla yapay olarak etkinleştirilebildiği optogenetik adı verilen bir yöntem kullandılar. Bu onların, fareler uykuluyken yuvalanmaktan sorumlu beyin hücrelerinin sorumlu olduğunu deneysel olarak doğrulamalarına olanak sağladı.

Uykuya hazırlık davranışının beynin üst kısmında, prefrontal korteks adı verilen bölgede bağlantılı olduğunu keşfettiler. İnsanlarda ve farelerde prefrontal korteks, genellikle hayatta kalmak için gerekli olan rasyonel planlamaya veya ‘yönetici kontrole’ yardımcı olur.

Ekip, fareler giderek daha fazla yoruldukça, prefrontal kortekste özel türdeki nöronların aktif hale geldiğini ve beynin tabanı olan hipotalamusa sinyaller gönderdiğini keşfetti. Hipotalamus, yeme, içme ve uyku da dahil olmak üzere vücudun ihtiyaç duyduğu temel hayatta kalma süreçlerinin çoğunu düzenleyen beynin kontrol merkezidir.

Hipotalamusun aşağısında, yuva inşa etmek ve uykuyu tetiklemek için gerekli olan özel anılar (veya içgüdüler) depolanır.

Dr Tossell şunları söyledi: “Başka bir deyişle, fare yorgunluktan etkilenmeye başladığında, beynin üst kısmı (prefrontal korteks), uyumadan önce farenin güvenli bir yerde olduğundan emin olmak için davranış uygulamaya karar verir.”

Artık beyindeki bu bağlantı keşfedildi; ekip, yorgunluk sırasında prefrontal korteks hücrelerini neyin aktif hale getirdiğini ve beynin aslında yorgunluğu nasıl algıladığını ortaya çıkarmak için çalışmalarını genişletmek istiyor. Profesör Nick Franks şunları söyledi: “Çalışmamızın bir sonraki adımı olarak, sinir bilimindeki en büyük sorulardan birine yanıt sağlayabilecek bu soruların yanıtlarını keşfetmek istiyoruz: neden uyuyoruz?”

Bu sinir bilimi ve uyku araştırması haberleri hakkında

Soyut

Prefrontal korteksteki somatostatin nöronları, preoptik ve lateral hipotalamus aracılığıyla uykuya hazırlık davranışını ve uykuyu başlatır.

Prefrontal korteks (PFC), memelilerin içsel durumlar da dahil olmak üzere durumlara uygun eylemlerle yanıt vermesini sağlar. Böyle bir içsel durum ‘yorgunluk’ olabilir.

Burada, fare PFC’sindeki aktivite etiketlemeyi kullanarak, özellikle uyarılabilir, hızlı yükselen, somatostatin eksprese eden, γ-aminobütirik asit (GABA) (PFC) tanımladık.^SS-GABA) uyku yoksunluğuna yanıt veren hücreler.

Bu hücreler lateral preoptik (LPO) hipotalamusa ve lateral hipotalamusa (LH) yansıyordu. Uyarıcı PFC^SS-GABA LPO hipotalamusundaki terminaller uykuya hazırlık davranışına (yuvalama, yüksek teta gücü ve yüksek sıcaklık) neden oldu ve PFC’yi uyardı^SS-GABA LH’deki terminaller toparlanma uykusunu taklit etti (daha yüksek delta gücü ve daha düşük vücut sıcaklığıyla hızlı göz hareketi olmayan uyku).

PFC^SS-GABA terminallerin yuvalanma ve uyku sırasında artan aktiviteye sahip olduğu ve LPO hipotalamusu ve LH’deki çeşitli hücreler üzerinde inhibitör postsinaptik akımları indüklediği görüldü. PFC ayrıca aşırı yorgunluk olmadığında uyku konumunun belirlenmesinde de rol oynayabilir.

Bu bulgular, PFC’nin hipotalamusa optimal uykunun uygun bir yerde gerçekleşmesini sağlaması talimatını verdiğini göstermektedir.