NIH-finanzierte Studie löst die Vorteile des Schlafs in wachen Gehirnen aus

Wissenschaftler haben nachgewiesen, dass die regenerativen Vorteile des Schlafs in lokalisierten Gehirnregionen induziert werden können, während ein Tier vollständig wach bleibt. Diese Erkenntnis könnte das Verständnis darüber, warum Organismen schlafen müssen, verändern und auf neue Behandlungen für die kognitiven Folgen von Schlafmangel hinweisen.

Nachahmung von Tiefschlaf bei wachen Mäusen

Die am Montag in Nature Neuroscience veröffentlichte Studie wurde von Chiara Cirelli an der University of Wisconsin-Madison geleitet und von den National Institutes of Health finanziert. Unter Verwendung optogenetischer Stimulation und genetisch veränderter Mäuse induzierte das Team die für den Non-REM-Schlaf (NREM) charakteristischen rhythmischen An/Aus-Feuermuster in gezielten kortikalen Bereichen für 30-minütige Sitzungen, während der Rest des Gehirns wach und aufmerksam gegenüber der Umgebung blieb.nih+2

Der NREM-Schlaf, der etwa 80 Prozent des menschlichen Schlafs ausmacht, ist als die Phase bekannt, in der das Gehirn Erinnerungen festigt und Synapsen neu kalibriert. Während der induzierten An/Aus-Perioden wechselten die Neuronen in den stimulierten Regionen zwischen aktivem Feuern und Stille, was die langsamen Wellenoszillationen, die während des natürlichen Tiefschlafs auftreten, genau nachahmte.bioengineer

Ausgleich von Schlafentzug

Die Ergebnisse waren beeindruckend. Mäuse, die während des Schlafentzugs eine bilaterale Stimulation über dem motorischen und somatosensorischen Kortex erhielten, behielten eine taktile Gedächtnisleistung bei, die mit der von ausgeruhten Tieren vergleichbar war. Diejenigen, denen der Schlaf ohne Stimulation entzogen wurde, zeigten deutliche Gedächtnisdefizite. Darüber hinaus zeigten Mäuse, die eine unilaterale Stimulation erhielten, eine reduzierte Slow-Wave-Aktivität in der stimulierten Region während des anschließenden natürlichen Schlafs, was darauf hindeutet, dass die künstlichen An/Aus-Zyklen die regenerativen Bedürfnisse des Gehirns lokal erfüllt hatten.biorxiv+2

Der Effekt hing vom Oszillationsmuster selbst ab und nicht von einer einfachen Unterdrückung der neuronalen Aktivität, was frühere Annahmen darüber in Frage stellt, was Schlaf regenerativ macht.bioengineer

Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit

Amy Bany Adams, amtierende Direktorin des National Institute of Neurological Disorders and Stroke der NIH, sagte, die Ergebnisse brächten die Forscher Interventionen näher, die den kognitiven Verfall über die Lebensspanne hinweg verhindern oder mildern könnten. Das Team plant, den Ansatz durch nicht-invasive transkranielle Stimulationstechniken auf den Menschen zu übertragen, was möglicherweise Linderung für Menschen mit chronischem Schlafmangel, Schichtarbeit oder neurodegenerativen Erkrankungen bieten könnte, die die Schlafarchitektur stören.bioengineer

"Die Induktion von AN/AUS-Aktivität während des Wachzustands reicht aus, um das lokale Schlafbedürfnis zu reduzieren und erfüllt Kernfunktionen des Schlafs", schlussfolgerten die Forscher.nature+1