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Wissenschaftler verwenden Licht, um REM-Schlaf zu induzieren

Während wir wissen, dass schnelle Augenbewegungen - oder REM-Schlaf - ein wesentlicher Bestandteil eines erholsamen Schlafs sind, wissen wir nicht viel darüber, was ihn steuert. Forscher haben nun mithilfe einer neuen Technologie namens Optogenetics entdeckt, dass sie REM-Episoden in Mäusen auslösen können, indem sie Licht direkt auf ausgewählte Gehirnzellen oder Neuronen richten.


Mit Licht zum Auslösen lichtempfindlicher Proteine ​​in bestimmten Gehirnzellen lösten die Forscher REM-Schlafphasen in Mäusen aus.

Das Team, darunter Mitglieder des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Harvard Medical School, beide in Massachusetts, berichten über ihre Arbeit in der Verfahren der National Academy of Sciences.

In ihrem Studienbericht erklären die Forscher, dass wir bereits wissen, dass der Hirnstamm cholinergische Zellen oder Neuronen enthält, die an der Kontrolle von REM beteiligt sind. Aber da diese Gehirnregion auch viele andere Zelltypen enthält, ist es nicht leicht, die einzigartige Rolle cholinergischer Neuronen herauszufinden.

Die Hauptautorin Dr. Christa Van Dort von der Abteilung für Gehirn- und Kognitionswissenschaften am MIT erklärt, dass in früheren Studien Cholinerge-Neuronen des Gehirnstamms aktiv sind, wenn wir wach sind und auch während des REM-Schlafs, aber "niemand konnte wirklich sagen, ob der Schuß ausgelöst wird Diese spezifischen Zellen waren für den Übergang zum REM-Schlaf verantwortlich. "

Daher untersuchte das Team in ihrer Studie, ob cholinergische Neuronen REM-Schlaf induzieren können. Sie verwendeten eine radikal neue Technologie namens Optogenetik, die Wissenschaftlern dabei hilft, die Verdrahtung des Gehirns durch Steuerung der Gehirnzellenaktivität mit Licht zu verstehen.

Die Aktivierung cholinergischer Neuronen erhöht die Anzahl der REM-Schlafepisoden

In der Optogenetik reagieren Neuronen auf das Licht, indem sie ein in Algen gefundenes Protein einführen. In der Natur reagiert das Protein auf bestimmte Lichtwellenlängen, so dass sich die Algen bewegen können.

Im Jahr 2005 entdeckten Forscher der Stanford University, dass das Einfügen von Proteinen in bestimmte Arten von Gehirnzellen möglich ist, um sie zu aktivieren und zu aktivieren - im Wesentlichen wird die Gehirnaktivität auf der Ebene einzelner Zellen kontrolliert.

Für ihre Studie verwendeten Dr. Van Dort und Kollegen Mäuse, bei denen das lichtempfindliche Protein in ihre cholinergischen Neuronen eingefügt worden war. Die Neuronen könnten über eine faseroptische Vorrichtung aktiviert werden, die an den Köpfen der Mäuse angebracht ist.

Sie fanden heraus, dass sie, wenn sie die lichtempfindlichen cholinergen Neuronen im Nicht-REM-Schlaf aktiviert hatten, die Anzahl der REM-Schlaf-Episoden (aber nicht die Dauer) der Mäuse erhöhten. Weitere Analysen zeigten, dass die induzierten REM-Episoden genau auf natürliche REM-Episoden abgestimmt waren.

Das Team erforscht jetzt, wie das cholinerge Gehirnsystem mit Gehirnsystemen verbunden ist, von denen bereits bekannt ist, dass sie für den REM-Schlaf wichtig sind. Außerdem entwickeln und testen sie Möglichkeiten, um einen besseren REM-Schlaf zu erzielen.

Ziel ist es, Wege zur Gestaltung des natürlichen Schlafes zu verbessern

Die Studie ist wichtig, weil sie neue Hinweise darauf liefert, wie der REM-Schlaf kontrolliert wird - ein Schritt auf dem Weg zum Verständnis, wie natürlicher Schlaf beim Menschen gestaltet werden kann.

Die richtige Art des Schlafes und genug davon zu erhalten, ist wichtig, um das Gehirn zu erholen und sich selbst wiederherzustellen. Es hilft uns auch dabei, Erinnerungen zu verarbeiten, das Immunsystem aufzuladen und andere Körperfunktionen zu erhalten.

Verschiedene Schlafphasen sind gut für verschiedene Dinge, sagt der leitende Autor der Studie, Emery Brown, der Edward Hood Taplin Professor für Medizintechnik am MIT.

Tierstudien zeigen, dass das Lernen während des REM-Schlafs stattfindet, während langsamer Wellengang - bekannt als Nicht-REM-Stadium 3 - wichtig ist, damit wir uns erholt und erholt fühlen.

Bisher konnten Medikamente die Vorteile des natürlichen Schlafs nicht replizieren - wo REM- und Nicht-REM-Zustände alle 90 Minuten wechseln, wie Prof. Brown erklärt: "Was sie tun, ist Sedierung. Wenn Sie Glück haben, ist die Sedierung möglich Ihre natürlichen Schlafmechanismen übernehmen. "

Das ultimative Ziel des Teams ist es, bessere Wege zu finden, um natürlichen Schlaf zu schaffen. Zu diesem Zweck beabsichtigen sie, die verschiedenen Schlafphasen getrennt und dann zusammen zu erstellen und zu studieren.

Medizinische Nachrichten heute Kürzlich berichtete er über eine weitere Optogenetik-Studie, in der Forscher einen Weg fanden, Gehirnsignale mit Lichtblitzen zu lesen und zu schreiben.

In dieser Studie zeigten Forscher vom University College London in Großbritannien, dass sie Licht auslösen können, um Aktivität in ausgewählten Gehirnzellen auszulösen und einzelne Zellen dazu zu bringen, bei Aktivierung eine einzigartige Farbe zu emittieren. So könnten sie effektiv Gehirnzellen in verschiedenen Mustern auswählen und messen, wie der gewählte Kreislauf reagierte.

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