Wie Gehirnaktivität mit Schlaf verbunden ist

Gehirnaktivität in Zeiten der Wachsamkeit beeinflusst den Schlaf und die Schlafqualität. Obwohl sich die Forscher seit einiger Zeit dessen bewusst sind, ist ein klares Verständnis der Mechanismen, die den Schlaf auslösen, weitgehend unbekannt.

Eine kürzlich durchgeführte Studie hat nun wertvolle Erkenntnisse darüber gewonnen, wie der Wechsel von Wachheit zu Schlaf erfolgt. Diese Entdeckung ebnet möglicherweise den Weg für eine Vielzahl von Durchbrüchen, die alles von Schlafmitteln bis hin zu Behandlungen für Schlaganfall und Hirnverletzungen betreffen können.

Unter der Leitung von James Krueger, einem Neurowissenschaftler an der Washington State University (WSU), wurden die Ergebnisse kürzlich in der Zeitschrift für Angewandte Physiologie und stellen die bedeutendste Entdeckung von Kruegers 36-jähriger Karriere dar, die sich auf die Schlafforschung konzentriert.

Die Studie konzentrierte sich auf die Hypothese, dass die Hauptenergiewährung der Zelle - ATP (Adenosintriphosphat) - ein Schlüsselauslöser für die Gehirnaktivität ist, die zum Schlaf führt. Insbesondere folgten die Forscher der Methode, wie ATP die Freisetzung von Zytokinen unterstützt, den regulatorischen Proteinen für den Schlaf.

"Wir wissen, dass Gehirnaktivität mit Schlaf verbunden ist, aber wir haben nie gewusst, wie", sagte Krueger. „Dies gibt uns einen Mechanismus, um die Gehirnaktivität mit dem Schlaf zu verbinden. Das wurde noch nie gemacht. “

Es wurde eine Verbindung zwischen ATP und Zytokinen aufgezeichnet, die die Forscher zu der Methode führte, mit der das Gehirn die Aktivität während des Wachzustandes verfolgt und dann in einen Schlafzustand übergeht.

Krueger fügte hinzu, dass die Schlussfolgerungen mit früheren Untersuchungen an der WSU übereinstimmen, wonach Schlaf ein "lokales Phänomen ist, bei dem Teile des Gehirns schlafen", je nachdem, wie sie verwendet wurden.

Durch die Kenntnis dieses Mechanismus glauben die Forscher, dass das Potenzial für ein detaillierteres Verständnis von Schlafprozessen durch bemerkenswerte Möglichkeiten für neue und verbesserte Therapien zur Behandlung der schwächenden und gefährlichen Auswirkungen von Schlafstörungen erheblich erweitert wird.

Schlafstörungen betreffen zwischen 50 und 70 Millionen Amerikaner und machen derzeit etwa 150 Milliarden US-Dollar für Unternehmen aus, da Produktivitätsverluste und Unfälle im Zusammenhang mit Müdigkeit auftreten. Es wird auch geschätzt, dass Fahrzeugunfälle, die von müden Fahrern verursacht werden, 48 Milliarden US-Dollar pro Jahr betragen.

Krueger bot die folgenden praktischen Implikationen für die Entdeckung, wie Gehirnaktivität und ATP den Schlaf beeinflussen:

• Die Studie bietet eine Reihe neuer Ziele für potenzielle Medikamente. Medikamente, die zur Interaktion mit den Rezeptoren entwickelt wurden, an die ATP bindet, können sich als Schlaftabletten als nützlich erweisen.
• Schlafstörungen wie Schlaflosigkeit können als Ursache dafür angesehen werden, dass einige Teile des Gehirns wach sind, während andere Teile schlafen, was zu neuen Therapien führt.
• Der in bildgebende Untersuchungen des Gehirns beobachtete ATP-bedingte Blutfluss kann mit Aktivität und Schlaf in Verbindung gebracht werden.
• Forscher können Strategien entwickeln, mit denen bestimmte Gehirnzellkreise auf bestimmte Aufgaben ausgerichtet werden, wodurch die Müdigkeit verlangsamt wird, indem die verwendeten Teile des Gehirns schlafen, während man anderen Geschäften nachgeht. Es kann auch den Schlaganfallopfern den Weg ebnen, unbeschädigte Regionen ihres Gehirns besser zu nutzen.
• Außerhalb des Körpers kultivierte Gehirnzellen können verwendet werden, um die Oszillationen des Gehirnzellnetzwerks zwischen schlaf- und wachähnlichen Zuständen zu untersuchen und so den Fortschritt von Gehirnstudien zu beschleunigen.

Quelle: Washington State University