Gedächtnislücken sind mit schlafenden Hirnzellen verbunden

Wenn du über deine Schlafenszeit hinaus bleibst, bist du vielleicht nicht so wach wie du denkst. Eine neue Studie von Ratten mit Schlafmangel fand heraus, dass einige der Gehirnzellen der Tiere in einen "Aus" -Zustand übergehen, selbst wenn die Ratten aktiv und scheinbar wachsam bleiben.

Diese neuronalen "Nickerchen" haben ihren Preis: Ratten, die sie erlebt haben, wurden schlechter, wenn sie nach einem Zuckerpellet mit einer einzigen Pfote griffen. Die Ergebnisse könnten einige Gedächtnislücken erklären, die auch dann auftreten, wenn man sich nicht müde fühlt, sagte die Forscherin Chiara Cirelli, Psychiaterin an der Universität von Wisconsin, Madison School of Medicine und Public Health, in einer Erklärung.

"Noch bevor Sie sich müde fühlen, gibt es Anzeichen im Gehirn, dass Sie bestimmte Aktivitäten stoppen sollten, die Aufmerksamkeit erfordern", sagte Cirelli. "Bestimmte Neuronengruppen können einschlafen, was sich negativ auf die Leistung auswirkt."

Cirelli und ihre Kollegen berichteten heute (27. April) in der Zeitschrift Nature über ihre Ergebnisse.

Nachtzeit für Neuronen

Die Bedeutung von Schlaf für die Leistung ist bekannt. Eine Studie, die im März 2011 in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht wurde, fand heraus, dass ein Nickerchen vor dem Auswendiglernen von Informationen dazu beitragen kann, wie gut Sie sich daran erinnern, was Sie gelernt haben. Und wenn Menschen lange genug ohne Schlaf schlafen, erleben sie "Mikrosleeps" oder drei bis fünfzehn Sekunden plötzlichen Schlafes - eindeutig eine gefährliche Situation für Fahrer und andere, die Aufgaben ausführen, die Aufmerksamkeit erfordern, schrieben Cirelli und ihre Co-Autoren. Aber die neue Rattenstudie legt nahe, dass der Brain Drain lange bevor diese Mikroschlitze auftreten beginnen kann.

Cirelli und ihre Kollegen implantierten Sonden in die Gehirne von 11 erwachsenen Ratten. Die Sonden messen die elektrische Aktivität von Neuronen im frontalen Kortex, dem Bereich des Gehirns, der beim Menschen hinter der Stirn sitzt. Die Forscher entzogen den Ratten vier Stunden Schlaf, lenkten sie mit neuem Spielzeug ab und filmten sie, um sicher zu sein, dass sie wach blieben. Vier Stunden Schlafentzug ist nicht viel für eine Ratte, sagte Cirelli LiveScience.

"Es wäre wahrscheinlich wie eine Nacht oder noch weniger Entbehrung für einen Menschen", sagte sie.

Als die vier Stunden vergingen, fanden die Forscher heraus, dass im Gehirn der Ratten etwas Seltsames vor sich ging. Kleine Segmente von Neuronen verstummten und benahmen sich, als wären sie in einem schlafenden statt in einem wachen Gehirn. Aber der Rest der Überwachung zeigte, dass das Gehirn wach war - und die Ratten waren mit offenen Augen und aktiv die ganze Zeit.

"Diese Aktivität ist in wenigen Zellen passiert", sagte Cirelli. "Von 20 Neuronen, die wir in einem Experiment überwachten, blieben zum Beispiel 18 wach. Von den anderen beiden gab es Anzeichen von Schlaf - kurze Aktivitätsabschnitte, die sich mit Perioden der Stille abwechseln."

Diese Perioden neuronaler Stille wurden immer üblicher, je länger die Ratten wach blieben und von der ersten bis zur vierten Stunde Schlafentzug um mehr als 57 Prozent zunahmen.

Die Forscher testeten weitere neun Ratten, die diesmal Sonden in die parietalen Lappen der Tiere einführten, den Bereich in Richtung der Oberseite des Kopfes. Wieder sahen sie ein Muster von zunehmend schläfrigen Neuronen.

Schlafmangel und kämpfen

Um zu testen, ob die Perioden neuronaler Stille die Tiere beeinflussten, trainierte das Forscherteam acht Ratten, um eine Aufgabe zu erfüllen, bei der sie mit einer Pfote nach einem Zuckerpellet greifen mussten. Sie fanden heraus, dass, wenn ein neuronales Nickerchen im frontalen Kortex 300 bis 800 Millisekunden bevor die Ratte die auslösende Aufgabe versuchte, die Ratten 37,5 Prozent wahrscheinlicher waren, das Pellet fallen zu lassen oder zu verpassen, wenn sie danach suchten, als wenn es keine Auszeit gab. Darüber hinaus wurden die Ratten, die unter Schlafstörungen litten, immer schlechter, je länger sie wach blieben.

Cirelli sagte, dass neuronale Ruheperioden und damit einhergehende Leistungseinbußen bei Menschen wahrscheinlich auftreten.

"Basierend auf dem, was wir gerade über den Schlaf von Nagetieren im Vergleich zu Menschen wissen ... haben wir wenig Grund zu bezweifeln, dass so etwas bei Menschen passiert", sagte sie.

Die Verbindung zwischen neuronalen Ruhezeiten und verminderter Leistung ist immer noch "spekulativ", schrieb Christopher Colwell, Schlafforscher an der Universität von Kalifornien, Los Angeles, in einem Leitartikel, der die Zeitung begleitet. (Colwell war nicht an der Studie beteiligt.) Dennoch, so schrieb er, sollte die mögliche Beziehung noch weiter getestet werden, vielleicht indem man Neuronen bewusst schlafen legt und auf Konsequenzen testet.

Die Ergebnisse eröffnen neue Fragen über die Art des Schlafes, schrieb Colwell.

"Ist es angebracht, an einzelne Neuronen als schlafend zu denken, während das Gehirn wach ist?" er schrieb. "Wenn dies der Fall ist, müssen die physiologischen Mechanismen, die die Zustände" An "und" Aus "steuern, genauer untersucht werden."

Cirelli und ihre Kollegen planen, Ratten, die an Schlafmangel leiden, auf andere Aufgaben zu testen, während sie sie auf Neuronennoppen untersuchen. Ähnliche Untersuchungen könnten am Menschen gemacht werden, sagte Cirelli, aber nur, wenn sie aus medizinischen Gründen bereits Elektroden in ihrem Gehirn implantiert hätten. Einige Epilepsie-Patienten haben temporäre Elektrodenimplantate, sagte sie, die verwendet werden, um die Quelle ihrer Anfälle festzustellen. Einige dieser Patienten sind auch schlafarm, um Anfälle auszulösen und nachzuverfolgen, sagte sie.

"Diese Patienten sind ohnehin aus klinischen Gründen schlafentzogen, und deshalb könnten wir sie untersuchen, um herauszufinden, ob dieses Phänomen beim Menschen vorkommt", sagte sie.

In der Zwischenzeit, sagte Cirelli, lohnt es sich, den Schlaf ernst zu nehmen.

"Es gibt Konsequenzen davon, dass man Schlafentzug hat, noch bevor es offensichtliche Anzeichen gibt", sagte sie.

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