NIH-finansert studie utløser søvnens fordeler i våkne hjerner

Forskere har demonstrert at de gjenopprettende fordelene ved søvn kan induseres i lokaliserte hjerneområder mens et dyr forblir helt våkent, et funn som kan endre forståelsen av hvorfor organismer trenger å sove og peke mot nye behandlinger for de kognitive kostnadene ved søvnmangel.

Etterligning av dyp søvn hos våkne mus

Studien, publisert mandag i Nature Neuroscience, ble ledet av Chiara Cirelli ved University of Wisconsin-Madison og finansiert av National Institutes of Health (NIH). Ved hjelp av optogenetisk stimulering og genmodifiserte mus, induserte teamet de rytmiske av/på-fyringsmønstrene som er karakteristiske for NREM-søvn i målrettede kortikale områder i 30-minutters økter, mens resten av hjernen forble våken og responsiv overfor omgivelsene.nih+2

NREM-søvn, som utgjør omtrent 80 prosent av voksne menneskers søvn, er kjent som fasen der hjernen konsoliderer minner og rekalibrerer synapser. Under de induserte av/på-periodene vekslet nevroner i de stimulerte områdene mellom aktiv fyring og stillhet, noe som tett replikerte de langsomme svingningene som oppstår under naturlig dyp søvn.bioengineer

Motvirkning av søvnmangel

Resultatene var slående. Mus som mottok bilateral stimulering over motorisk og somatosensorisk cortex under søvnmangel, opprettholdt en ytelse i taktil hukommelse som var sammenlignbar med uthvilte dyr. De som ble fratatt søvn uten stimulering, viste tydelige hukommelsessvikt. I tillegg viste mus som gjennomgikk unilateral stimulering redusert langsom bølgeaktivitet i det stimulerte området under påfølgende naturlig søvn, noe som tyder på at de kunstige av/på-syklusene lokalt hadde tilfredsstilt hjernens gjenopprettende behov.biorxiv+2

Effekten avhang av selve svingningsmønsteret snarere enn en enkel undertrykkelse av nevral aktivitet, noe som utfordrer tidligere antakelser om hva som gjør søvn gjenopprettende.bioengineer

Implikasjoner for menneskers helse

Amy Bany Adams, fungerende direktør for NIH's National Institute of Neurological Disorders and Stroke, sa at funnene bringer forskere nærmere intervensjoner som kan forhindre eller dempe kognitiv svikt gjennom hele livet. Teamet ser for seg å overføre tilnærmingen til mennesker gjennom ikke-invasive transkranielle stimuleringsteknikker, noe som potensielt kan gi lindring for personer med kronisk søvnmangel, skiftarbeid eller nevrodegenerative tilstander som forstyrrer søvnarkitekturen.bioengineer

"Å indusere PÅ/AV-aktivitet under våken tilstand er tilstrekkelig for å redusere lokalt søvnbehov og oppfyller søvnens kjernefunksjoner," konkluderte forskerne.nature+1