Die Studie mit Mäusen zeigt, wie Schlafentzug das Gedächtnis schädigt
Die Ergebnisse internationaler Forschungsanstrengungen helfen Wissenschaftlern zu verstehen, wie sich Schlafentzug negativ auf das Gedächtnis auswirkt.
Forscher der Universitäten Groningen (Niederlande) und Pennsylvania fanden heraus, dass bei Mäusen fünf Stunden Schlafentzug zu einem Verlust der Konnektivität zwischen Neuronen im Hippocampus führen, einer Region des Gehirns, die mit Lernen und Gedächtnis verbunden ist.
Die Studie soll in der Zeitschrift veröffentlicht werden eLifeist der erste, der ausführlich beschreibt, warum das Gedächtnis bei Schlafentzug geschädigt wird.
"Es ist klar, dass Schlaf eine wichtige Rolle im Gedächtnis spielt. Wir wissen, dass ein Nickerchen uns hilft, wichtige Erinnerungen zu bewahren." Es ist jedoch weniger offensichtlich, wie Schlafentzug die Funktion und das Gedächtnis des Hippocampus beeinträchtigt “, sagt der Erstautor Robbert Havekes, Ph.D., Assistenzprofessor am Groninger Institut für evolutionäre Biowissenschaften.
Es wurde vorgeschlagen, dass Änderungen in der Konnektivität zwischen Synapsen - Strukturen, die es Neuronen ermöglichen, Signale aneinander weiterzuleiten - das Gedächtnis beeinflussen können.
Um dies weiter zu untersuchen, untersuchten die Forscher den Einfluss kurzer Schlafverlustperioden auf die Struktur von Dendriten, den verzweigten Verlängerungen von Nervenzellen, entlang derer Impulse von anderen synaptischen Zellen im Gehirn der Maus empfangen werden.
Sie verwendeten zuerst die Golgi-Silberfärbemethode, um die Länge der Dendriten und die Anzahl der dendritischen Stacheln im Hippocampus der Maus nach fünf Stunden Schlafentzug zu visualisieren, einer Periode des Schlafverlusts, von der bekannt ist, dass sie die Gedächtniskonsolidierung beeinträchtigt.
Ihre Analysen zeigten, dass Schlafentzug die Länge und Wirbelsäulendichte der Dendriten, die zu den Neuronen in der CA1-Region des Hippocampus gehören, signifikant verringert.
Sie wiederholten das Schlafverlust-Experiment, ließen die Mäuse danach jedoch drei Stunden lang ungestört schlafen. Dieser Zeitraum wurde auf der Grundlage der früheren Arbeiten der Wissenschaftler gewählt, aus denen hervorgeht, dass drei Stunden ausreichen, um durch Schlafmangel verursachte Defizite wiederherzustellen.
Die Auswirkungen des fünfstündigen Schlafentzugs bei den Mäusen waren umgekehrt, so dass ihre dendritischen Strukturen denen ähnelten, die bei den Mäusen beobachtet wurden, die geschlafen hatten.
Die Forscher untersuchten dann, was während des Schlafentzugs auf molekularer Ebene geschah.
"Wir waren gespannt, ob die strukturellen Veränderungen im Hippocampus mit einer erhöhten Aktivität des Proteins Cofilin zusammenhängen könnten, da dies zu einer Schrumpfung und einem Verlust der dendritischen Stacheln führen kann", sagt Havekes.
„Unsere weiteren Studien haben gezeigt, dass die molekularen Mechanismen, die den negativen Auswirkungen des Schlafverlusts zugrunde liegen, tatsächlich auf Cofilin abzielen.
„Das Blockieren dieses Proteins in Hippocampus-Neuronen von Mäusen mit Schlafentzug verhinderte nicht nur den Verlust der neuronalen Konnektivität, sondern machte die Gedächtnisprozesse auch widerstandsfähig gegen Schlafverlust. Die Mäuse mit Schlafmangel lernten ebenso wie Probanden ohne Schlafmangel. “
Ted Abel, Ph.D., Professor für Biologie in der Bürstenfamilie an der Universität von Pennsylvania und leitender Autor der Studie, erklärt: „Schlafmangel ist ein häufiges Problem in unserer modernen Gesellschaft rund um die Uhr und hat schwerwiegende Folgen für die Gesundheit. allgemeines Wohlbefinden und Gehirnfunktion.
„Trotz jahrzehntelanger Forschung sind die Gründe, warum Schlafverlust die Gehirnfunktion negativ beeinflusst, unbekannt. Unsere neuartige Beschreibung eines Weges, über den Schlafentzug die Gedächtniskonsolidierung beeinflusst, unterstreicht die Bedeutung der Fähigkeit des neuronalen Zellnetzwerks, sich an Schlafverlust anzupassen.
„Am auffälligsten ist vielleicht, dass diese neuronalen Verbindungen mit mehreren Stunden Erholungsschlaf wiederhergestellt werden. Wenn die Probanden die Chance haben, den dringend benötigten Schlaf nachzuholen, bauen sie ihr Gehirn schnell um. “
Quelle: Elife / EurekAlert
