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Warum hält uns Licht wach und Dunkelheit macht uns müde?

Viele von uns haben gehört, dass das Einschlafen, wenn es draußen dunkel ist, gesund ist, da Licht und Dunkelheit unseren zirkadianen Rhythmus beeinflussen. Aber wie genau beeinflusst Licht unseren Schlaf-Wachheits-Zyklus? Möglicherweise haben neue Untersuchungen einen Teil der Antwort gefunden.


Eine neue Studie fand ein Protein im Gehirn, das auf Licht und Dunkelheit reagiert.

Jetzt, wo der Sommer da ist, brauchen diejenigen von uns, die nach 6 Uhr morgens schlafen möchten, ein gutes Paar Jalousien. Licht neigt dazu, uns aufzuwecken. Aber warum passiert das?

Die meisten von uns wissen, dass Licht eine Rolle bei der Regulierung unseres zirkadianen Rhythmus spielt, aber wie direkt Licht auf den Schlaf wirkt, wird kaum verstanden. Forscher des California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena wollten die Wirkung von Licht auf den Schlaf untersuchen.

Der leitende Ermittler der neuen Forschung - die in der Zeitschrift veröffentlicht wird Neuron - ist David Prober, Professor für Biologie an der Caltech.

Prof. Prober erklärt die Motivation für seine Forschung und sagte: "Die Forscher hatten zuvor die Photorezeptoren im Auge identifiziert, die für die direkte Wirkung von Licht auf Wachheit und Schlaf erforderlich sind. Wir wollten jedoch wissen, wie das Gehirn diese visuellen Informationen nutzt, um dies zu beeinflussen schlafen."

Um ihre Antworten zu erhalten, haben sich Prof. Prober und sein Team entschieden, Zebrafische zu untersuchen, bei denen es sich um Tiere handelt, die ein ähnliches Schlaf / Wach-Muster wie der Mensch haben und deren visuelles System transparent ist, so dass Forscher Bilder von ihren Neuronen in einem Nicht-System aufnehmen können -invasive Weise.

Wie ein Protein auf Licht reagiert

Die erste Autorin Wendy Chen führte die Experimente durch. Sie verwendete Zebrafische, die genetisch so modifiziert waren, dass sie ein bestimmtes Protein namens Prokineticin 2 (Prok2) im Übermaß exprimierten.

Die Forscher fanden heraus, dass der Zebrafisch, der Prok2 überexprimiert hatte, tagsüber eher einschlief und die Nacht über wach blieb.

Interessanterweise schien dies nicht vom regulären circadianen Rhythmus der Fische abzuhängen. Stattdessen wurde der Effekt ausschließlich davon beeinflusst, ob die Lichter um sie herum ein- oder ausgeschaltet wurden.

Die Ergebnisse der Experimente zeigen, dass Prok2 den Aufweckeffekt, den normalerweise Licht hat, sowie den Schlafeffekt der Dunkelheit hemmen kann.

Als Nächstes induzierten die Wissenschaftler genetische Mutationen sowohl im Prok2 des Zebrafischs als auch im Rezeptor, um zu sehen, wie diese das lichtgesteuerte Schlaf-Wachheits-Muster beeinflussen.

Sie fanden heraus, dass der Zebrafisch "lichtabhängige Schlaffehler" entwickelte. Zum Beispiel waren Fische mit einem mutierten Prok2-Rezeptor tendenziell aktiver, wenn die Lichter an waren, und weniger, wenn sie ausgeschaltet waren. Dies ist das Gegenteil von dem, was zuvor bei Fischen mit übermäßigem Prok2, aber funktionellen Prok2-Rezeptoren beobachtet wurde.

Schließlich untersuchten die Wissenschaftler, ob Licht zur Regulierung des Schlafes andere schlafinduzierende Proteine ​​im Gehirn benötigt.

Die Forscher fanden heraus, dass überhöhte Prok2-Spiegel auch die Galanin-Spiegel ansteigen ließen, einem Neuropeptid, das im anterioren Hypothalamus des Gehirns (das eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Schlafes spielt) gefunden wird.

Weitere Forschung ist notwendig, um das schlaffördernde Zusammenspiel zwischen Genen und Neuronen beim Menschen zu verstehen und zu untersuchen, ob das Prok2-Neuropeptid beim Menschen die gleiche Wirkung hat oder nicht.

Wenn weitere Untersuchungen ergeben, dass sich die Proteine ​​im menschlichen Gehirn ähnlich verhalten, könnte diese Studie den Weg für neue Schlaf- oder Wachheitsmedikamente ebnen.

Prof. David Prober fügt hinzu: "Obwohl Tagetiere wie Zebrafische die meiste Zeit nachts schlafen und tagsüber aufwachen, machen sie auch tagsüber ein Nickerchen und wachen gelegentlich nachts auf, ähnlich wie viele Menschen."

"Die Ergebnisse unserer Studie deuten darauf hin, dass der Prok2-Gehalt eine entscheidende Rolle spielt, um das richtige Gleichgewicht zwischen Schlaf und Wachheit sowohl am Tag als auch in der Nacht herzustellen."

Prof. David Prober

Erfahren Sie, wie Wissenschaftler sieben Gene für Schlafstörungen entdeckten.

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