NIH-finansierad studie utlöser sömnens fördelar i vakna hjärnor

Forskare har demonstrerat att de återhämtande fördelarna med sömn kan induceras i lokaliserade hjärnområden medan ett djur förblir helt vaket, ett fynd som kan förändra förståelsen av varför organismer behöver sova och peka mot nya behandlingar för de kognitiva kostnaderna av sömnbrist.

Att efterlikna djup sömn hos vakna möss

Studien, som publicerades på måndagen i Nature Neuroscience, leddes av Chiara Cirelli vid University of Wisconsin-Madison och finansierades av National Institutes of Health (NIH). Med hjälp av optogenetisk stimulering och genetiskt modifierade möss inducerade teamet de rytmiska av/på-avfyrningsmönster som är karakteristiska för NREM-sömn i målområden i hjärnbarken under 30-minuterssessioner, medan resten av hjärnan förblev vaken och responsiv mot omgivningen.nih+2

NREM-sömn, som står för ungefär 80 procent av vuxna människors sömn, är känd som den fas under vilken hjärnan konsoliderar minnen och rekalibrerar synapser. Under de inducerade av/på-perioderna växlade neuroner i de stimulerade områdena mellan aktiv avfyrning och tystnad, vilket nära replikerade de långsamma svängningar som sker under naturlig djup sömn.bioengineer

Motverka sömnbrist

Resultaten var slående. Möss som fick bilateral stimulering över motoriska och somatosensoriska cortex under sömnbrist bibehöll en taktil minnesprestanda jämförbar med utvilade djur. De som berövades sömn utan stimulering visade tydliga minnesbrister. Dessutom uppvisade möss som genomgick unilateral stimulering minskad långvågsaktivitet i det stimulerade området under efterföljande naturlig sömn, vilket tyder på att de artificiella av/på-cyklerna lokalt hade tillfredsställt hjärnans återhämtningsbehov.biorxiv+2

Effekten berodde på själva svängningsmönstret snarare än en enkel undertryckning av neural aktivitet, vilket utmanar tidigare antaganden om vad som gör sömn återhämtande.bioengineer

Implikationer för människors hälsa

Amy Bany Adams, tillförordnad direktör för NIH:s National Institute of Neurological Disorders and Stroke, sa att fynden för forskare närmare interventioner som skulle kunna förhindra eller mildra kognitiv försämring under hela livet. Teamet ser framför sig att överföra metoden till människor genom icke-invasiva transkraniella stimuleringstekniker, vilket potentiellt kan ge lindring för personer med kronisk sömnbrist, skiftarbete eller neurodegenerativa tillstånd som stör sömnarkitekturen.bioengineer

"Att inducera PÅ/AV-aktivitet under vakenhet är tillräckligt för att minska det lokala sömnbehovet och uppfyller sömnens kärnfunktioner", avslutade forskarna.nature+1