Im Schlaf und unter Narkose, haben wir selten reagieren auf solche äußeren Reize wie Geräusche, obwohl unsere Gehirne noch sehr aktiv.
Nun, eine Reihe von neuen Studien, die von Forschern an der Tel Aviv University Sackler Fakultät für Medizin und Sagol School of Neuroscience ” finden Sie, unter anderen wichtigen Entdeckungen, die Noradrenalin, einem neurotransmitter-Sekretion in Reaktion auf stress, liegt im Herzen unserer Fähigkeit, “abschalten” unsere sensorischen Reaktionen und ruhig schlafen.
“In diesen Studien haben wir verschiedene, neuartige Ansätze zu studieren, die Filterung von sensorischen Informationen während des Schlafes und das Gehirn Mechanismen, die bestimmen, Wann wir Erwachen in Reaktion auf externe Ereignisse”, erklärt Prof. Yuval Nir, wer führte die Forschung, die für die drei Studien.
Die erste Studie, veröffentlicht in der “Journal of Neuroscience” am 1. April und der TAU-Doktorand Yaniv Sela, in Frage stellt die allgemein akzeptierte Vorstellung, dass der thalamus—eine wichtige Relaisstation für sensorische Signale im Gehirn—ist verantwortlich für die Blockierung der übertragung von Signalen in der Großhirnrinde.
“Der shutdown der thalamic Tor ist nicht kompatibel mit unseren Erkenntnissen”, sagt Sela, dessen Studie vergleicht, wie Nervenzellen in unterschiedlichen Regionen des Gehirns reagieren, um einfache und komplexe Klänge, während schlafend oder wach.
Mit Ratte-Modellen, fand er, dass die Antworten von Neuronen im auditorischen Kortex waren ähnlich, wenn die Nager wurden wach ist oder schläft. Aber wenn er untersucht die perirhinal cortex, im Zusammenhang mit komplexen bewusste Wahrnehmung und das Gedächtnis zu vereinen, fand er, dass Neuronen zeigten viel schwächere Reaktionen während des Schlafes.
“Grundlegende Analyse der Ton bleibt während des Schlafes, aber das schlafende Gehirn hat Probleme beim erstellen eine bewusste Wahrnehmung des stimulus,” Sela ergänzt. “Auch, während wir festgestellt, dass die Initiale und schnelle Antworten erhalten Sie in den Schlaf, diejenigen, die erst später auftreten und erfordern die Kommunikation zwischen verschiedenen Regionen, die in der Rinde sind stark gestört.”
Die zweite Studie, veröffentlicht am 8. April in die Wissenschaft Fortschritte, findet, dass der locus coeruleus, einer kleinen region im Hirnstamm und die wichtigste Quelle von Noradrenalin Sekrete im Gehirn, spielt eine zentrale Rolle in unserer Fähigkeit, zu trennen von der Umgebung während des Schlafes. Der TAU-Doktorandin Hanna Hayat bei Prof. Nir Labor, die Forschung wurde in Zusammenarbeit mit Prof. Tony Pickering von der Universität Bristol, Prof. Ofer Yizhar des Weizmann Instituts und Prof. Eric Kremer pf an der Universität von Montpellier.
“Die Fähigkeit, trennen Sie es von der Umgebung, in einer reversiblen Art und Weise, ist eine zentrale Funktion des Schlafs”, erklärt Hayat. “Unsere Ergebnisse zeigen deutlich, dass der locus coeruleus Noradrenalin-system spielt eine entscheidende Rolle bei dieser Trennung, indem eine sehr geringe Aktivität während des Schlafes.”
Für den Zweck der Forschung, die Wissenschaftler Ratten-Modelle zu bestimmen, die Höhe des locus coeruleus-Aktivität während des Schlafes und die sounds, wenn überhaupt, wäre verantwortlich für das Erwachen der Nagetiere.
Sie fanden, dass die Ratten die unterschiedlichen Ebenen der locus coeruleus-Aktivität genau Vorhersagen, wenn die Tiere Erwachen würde, in Reaktion auf Geräusche. Das team dann zum schweigen gebracht, des locus coeruleus-Aktivität durch die optogenetik, die Kabelbäume Licht zur Kontrolle der neuronalen Aktivität, und festgestellt, dass die Ratten nicht leicht zu wecken, die in Reaktion auf sound.
“Wenn wir erhöhte sich die Noradrenalin-Aktivität des locus-coeruleus, während ein sound abgespielt im hintergrund, die Ratten wachten öfter in der Antwort, aber wenn wir sank die Aktivität des locus coeruleus und spielte das gleiche Geräusch im hintergrund, das Ratten nur selten aufgewacht”, sagt Hayat. “So können wir sagen, wir festgestellt, eine leistungsfähige ‘dial’ – steuert die Tiefe des Schlafes trotz äußerer Reize.
“Wichtig ist, unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass hyperarousal in einige Personen, die den Schlaf leicht, oder während Perioden von stress, kann durch kontinuierliche Noradrenalin-Aktivität während des Schlafs, wenn sollte es nur minimale Aktivität.”
Die Dritte Studie, veröffentlicht am 12 Mai in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), führten gemeinsam durch TAU Doktorand Dr. Aaron Krom der Hadassah Hebrew University Medical Center und der TAU-Doktorand Amit Marmelshtein, konzentriert sich auf unsere Reaktion auf die Anästhesie, und findet, dass die wichtigste Auswirkung der Verlust des Bewusstseins ist die Unterbrechung der Kommunikation zwischen verschiedenen kortikalen Regionen.
Die Studie war die Frucht einer Zusammenarbeit zwischen Prof. Nir, Prof. Itzhak Fried und Dr. Ido Strauss von TAU ‘ s Sackler Fakultät für Medizin und Tel Aviv Sourasky Medical Center, und ein team an der Universität Bonn.
“Trotz der routine, die die Verwendung der Anästhesie in der Medizin, die wir noch nicht verstehen, wie Anästhesie führt zum Verlust des Bewusstseins; dies ist als eine der großen offenen Fragen in der biomedizinischen Forschung”, erklärt Dr. Krom.
Für die Forschung, die Wissenschaftler erfassten die Gehirnaktivität von Epilepsie-Patienten, bei denen zuvor gezeigt, wenig bis keine Reaktion auf medikamentöse Interventionen. Die Patienten wurden ins Krankenhaus eingeliefert für eine Woche und implantierten Elektroden, um herauszufinden, wo im Gehirn Ihre Anfälle entstanden. Dann wurden Sie narkotisiert für die Beseitigung Ihrer Elektroden und deren Neuronen-Aktivität aufgezeichnet, während Sie lauschte auf Geräusche über Kopfhörer. Sie wurden gebeten, eine Aufgabe zu erledigen, bis Sie das Bewusstsein verlor, die es erlaubt den Forschern, zu untersuchen, wie Ihre Hirnaktivität verändert, bis hinunter zu einzelnen Nervenzellen, in Reaktion auf Klänge in dem moment, wo Sie das Bewusstsein verloren.
“Wir haben festgestellt, dass der Verlust des Bewusstseins gestört, die Kommunikation zwischen den kortikalen Regionen, die Klänge ausgelösten Reaktionen im primären auditorischen Kortex, aber nicht zuverlässig fahren Reaktionen in anderen Regionen des cortex”, fügt Marmelshtein. “Dieses ist die erste Studie, zu prüfen, wie die Betäubung und Verlust des Bewusstseins beeinflussen sensorische Antworten bei einer Auflösung von einzelnen Neuronen beim Menschen. Wir hoffen, dass unsere Ergebnisse Hinweise für die künftige Forschung, als auch versuche zur Verbesserung der Anästhesie und entwickeln Instrumente für die überwachung der Ebene des Bewusstseins, in der Anästhesie und anderen Zuständen des veränderten Bewusstseins wie vegetative Zustände und schwerer Demenz.”
