Schlafwissenschaft noch in den frühen Stadien
Eine neue Studie ergab, dass der Schlaf ein dauerhaftes biologisches Rätsel mit großer klinischer Relevanz bleibt.
Thomas Scammell, MD vom Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) und Kollegen entdeckten, dass Neurowissenschaftler in den letzten Jahrzehnten dank neuer Technologien mehrere Gehirnschaltungen identifizieren konnten, die den Schlaf- / Wachzyklus steuern, sowie die Faktoren, die ihn beeinflussen können. wie Koffein und Licht.
Die Forscher stellten jedoch auch fest, dass die Komplexität des Gehirns immer noch ein Stolperstein für das Verständnis des Schlafes ist.
"In den letzten zehn Jahren hatten Neurowissenschaftler Zugang zu neuen Werkzeugen, mit denen wir die Rolle sehr spezifischer Neuronen im Gehirn testen können", sagte der Hauptautor Scammell, Professor an der Abteilung für Neurologie am BIDMC.
"Wenn wir die spezifischen relevanten Akteure im Gehirn kennen, können wir Therapien entwickeln, die den Menschen helfen, einzuschlafen, oder schläfrigen Menschen helfen, tagsüber wacher zu sein."
Mit zwei seit 2000 entwickelten Technologien können Neurologen bestimmte Neuronen ein- oder ausschalten. In einem Prozess namens Chemogenetik verwenden Forscher Medikamente, die nur in einer genetisch definierten Gruppe von Zellen wirken, um die Rolle der Neuronen zu bestimmen.
Optogenetik verwendet Laserlicht, um gezielte Gehirnzellen ein- oder auszuschalten. Diese Techniken haben gezeigt, welche neuronalen Schaltkreise Wachheit und Schlaf im gesamten Gehirn fördern, insbesondere im Hirnstamm und im Hypothalamus.
"Wir können jetzt Neuronen genauer abfragen", sagte Scammell. „Die Techniken sind sehr ähnlich, aber die Optogenetik funktioniert über einen kurzen Zeitraum in der Größenordnung von Sekunden. Mit der Chemogenetik können wir über mehrere Stunden beobachten, was passiert, wenn wir bestimmte Neuronen ein- oder ausschalten. “
Schlafforscher haben in den letzten Jahren auch wichtige Entdeckungen über die grundlegende Chemie der Schläfrigkeit gemacht. Bei einem großen Durchbruch Ende der neunziger Jahre entdeckten Wissenschaftler eine bisher unbekannte Chemikalie, einen Neurotransmitter namens Orexin, der für die Aufrechterhaltung langer Wachphasen erforderlich ist.
Der Verlust der Orexinproduktion verursacht die häufige Schlafstörung Narkolepsie, die durch chronische Schläfrigkeit und unregelmäßigen REM-Schlaf gekennzeichnet ist. Heute stellen Pharmaunternehmen Medikamente her, die das Orexinsystem absichtlich blockieren, um Schlaflosigkeit zu behandeln. Forscher versuchen auch, Medikamente zu entwickeln, die Orexin imitieren, um Menschen aufzuwecken.
"Ein Medikament, das wie Orexin wirkt, könnte für Patienten mit Narkolepsie genauso gut sein wie Insulin für Menschen mit Diabetes", sagte Scammell.
Neurowissenschaftliche Forschungen haben auch gezeigt, dass die Gehirnzirkulation den zirkadianen Rhythmus steuert, die biologische Uhr, die Schläfrigkeit und Wachheit mit Tag und Nacht synchronisiert.
Der suprachiasmatische Kern (SCN) befindet sich tief im Hypothalamus und reguliert den zirkadianen Rhythmus und kann ihn auch bei völliger Dunkelheit für einige Zeit aufrechterhalten. Der SCN ist jedoch in Bezug auf die Schlafgewohnheiten der Menschen nicht mit der digitalen Umgebung vergleichbar.
"Die Menschen benutzen ihre elektronischen Geräte zunehmend im Bett, was das Gehirn dazu bringt, zu glauben, dass es dem Tageslicht ausgesetzt ist", sagte Scammell. "Die interne Uhr wird zurückgesetzt, was das Aufwachen am Morgen erheblich erschwert."
Telefone und Tablets sind nur einer der Gründe, warum etwa ein Drittel aller amerikanischen Erwachsenen an Schlafmangel leidet und viel weniger als die empfohlenen sieben bis acht Stunden Schlaf pro Nacht bekommt.
Das wirft mehr Fragen auf, warum manche Menschen mehr oder weniger brauchen und warum manche Menschen ein Schlafdefizit so viel besser tolerieren können als andere. Die Zusammenhänge zwischen Schlafmangel oder Schlafstörungen und Stoffwechselerkrankungen, Krebsrisiko und Stimmungsstörungen müssen ebenfalls weiter untersucht werden.
Da jedes der Hunderttausende von Neuronen des Gehirns miteinander vernetzt ist, benötigen Wissenschaftler ein tieferes Wissen über das Innenleben des Gehirns, um zu verstehen, wie die Schaltkreise, die den Schlaf regulieren, interagieren.
"Es gibt einen enormen Dialog zwischen diesen Schaltkreisen", sagte Scammell, der sagte, dass die heutige Technologie es Wissenschaftlern ermöglicht, Dutzende von Neuronen gleichzeitig in einer Region des Gehirns zu überwachen.
"Unsere Fähigkeit, Aktivitäten in nur einer Handvoll Neuronen gleichzeitig aufzuzeichnen, ist immer noch nicht annähernd das Verständnis des gesamten Gehirns, aber zumindest ein Schritt in die richtige Richtung."
Die Studienergebnisse erscheinen in der Zeitschrift Neuron.
Quelle: Beth Israel Deaconess Medical Center
