REM-Schlaf kann für die Gedächtnisbildung in jungen Gehirnen von entscheidender Bedeutung sein

Schnelle Augenbewegungen oder REM-Schlaf wandeln nach neuen Forschungen Wacherlebnisse aktiv in bleibende Erinnerungen und Fähigkeiten junger Gehirne um.

Forscher der Washington State University sagen, dass das Ergebnis das Verständnis der Schlafbedürfnisse von Kindern erweitert und den zunehmenden Einsatz von REM-störenden Medikamenten wie Stimulanzien und Antidepressiva in Frage stellt.

Die von den National Institutes of Health finanzierte Studie erscheint in der Zeitschrift Fortschritte in der Wissenschaft.

Der Professor für medizinische Wissenschaften Dr. Marcos Frank von der Washington State University sagte, Wissenschaftler hätten gewusst, dass Säuglingstiere einen Großteil ihres frühen Lebens im REM-Schlaf verbringen, aber wenig über die tatsächlichen Grundlagen der Fähigkeit von REM, Erinnerungen zu verändern oder neu zu kombinieren, wurde verstanden.

Mit neuen Erkenntnissen dokumentierten Frank und seine Kollegen die Auswirkungen des Schlafes auf die Sehentwicklung bei Jungtieren. Die Forscher fanden heraus, dass sich die Gehirnschaltungen im visuellen Kortex ändern, wenn Tiere die Welt um sie herum erkunden, aber dass REM-Schlaf erforderlich ist, damit diese Änderungen „haften bleiben“.

Die Wissenschaftler zeigten, dass die Veränderungen durch ERK, ein Enzym, das nur während des REM-Schlafes aktiviert wird, festgehalten werden.

"Der REM-Schlaf wirkt wie der chemische Entwickler in der altmodischen Fotografie, um Erfahrungsspuren dauerhafter und fokussierter im Gehirn zu machen", sagte Frank.

"Erfahrung ist fragil", sagte er. "Diese Spuren neigen dazu, ohne REM-Schlaf zu verschwinden, und das Gehirn vergisst im Grunde, was es gesehen hat."

Frank sagte, dass junge Gehirne, einschließlich der menschlichen Kinder, kritische Phasen der Plastizität oder des Umbaus durchlaufen, wenn Vision, Sprache, Sprache, motorische Fähigkeiten, soziale Fähigkeiten und andere höhere kognitive Funktionen entwickelt werden.

Die Studie legt nahe, dass während dieser Zeiträume der REM-Schlaf dem wachsenden Gehirn hilft, die Stärke oder Anzahl seiner neuronalen Verbindungen anzupassen, um dem Input zu entsprechen, den sie von ihrer Umgebung erhalten, sagte er.

Die neuen Enthüllungen haben historische Vorgeschichten.

In den 1960er Jahren bemerkte Frank, dass Chirurgen bemerkten, dass die verzögerte Entfernung angeborener Katarakte bei Kindern zu schwerwiegenden Problemen wie Doppelsehen und der Unfähigkeit führte, die Augen auszurichten.

"Der visuelle Kortex reagiert sehr empfindlich auf empfangene Informationen und es gibt kritische Phasen für seine Entwicklung", sagte er. "Wenn die Sicht in diesen Phasen blockiert ist, entstehen Probleme."

Die Forscher verwendeten ein auf diesem Befund basierendes Modell, um die spezifischen Auswirkungen des REM-Schlafes auf die Sehentwicklung zu bestimmen. Die Tiere hatten ein Pflaster über einem Auge und ihre Gehirnaktivität wurde sowohl im Wachzustand als auch im Schlaf überwacht.

Während des REM-Schlafes wurden die Tiere zeitweise durch leichtes Klopfen auf ihre Gehege geweckt. Die Kontrollen wurden während des Nicht-REM-Schlafes geweckt.

Analysen zeigten, dass sich bei Tieren mit einem REM-Schlafdefizit kein normales Sehvermögen entwickelte.

"Ohne REM-Schlaf traten keine dauerhaften plastischen Veränderungen des visuellen Kortex auf und das ERK-Enzym wurde nicht aktiviert", sagte Frank.

Zuvor hatten die Forscher festgestellt, dass ERK neuronale Gene in Proteine ​​umwandelt, die die Gehirnveränderungen festigen.

Frank war überrascht, auch im REM-Schlaf auftretende Gehirnaktivitätsmuster zu entdecken, die denen ähnelten, die beobachtet wurden, als die Tiere wach waren.

"Es ist, als würden die Neuronen von ihrer Wacherfahrung träumen", sagte er.

"Es ist das erste Mal, dass diese ähnlichen Ereignisse im sich entwickelnden Gehirn während des REM-Schlafes auftreten", sagte Frank. "Bis jetzt gibt es keine eindeutigen Beweise dafür, dass das Aufwachen während des REM-Schlafes wieder auftritt."

Er sagte, dass der REM-Schlaf für die Entwicklung anderer Teile des Gehirns über den visuellen Kortex hinaus wichtig sein kann und seine Auswirkungen ein Leben lang anhalten können.

Die Studie "hat große Auswirkungen auf unser Verständnis des Schlafes bei Kindern", sagte Frank.

"Es gibt viele Daten, die besagen, dass die Menge an Schlaf, die ein Kind bekommt, seine / ihre Fähigkeit beeinflusst, in der Schule gut abzuschneiden", sagte er. „Diese Studie hilft zu erklären, warum dies so sein könnte und warum wir vorsichtig sein sollten, wenn wir den Schlaf unserer Kinder einschränken.

"Wir wissen, dass es in der Entwicklung eines Kindes unterschiedliche Zeiten gibt, in denen der Schlafbedarf steigt - sie sind bei Babys sehr hoch, aber auch bei Jugendlichen, wenn sich ihr Gehirn schnell verändert", sagte er.

"Außerdem wird es für Kinderärzte immer häufiger, Verbindungen zu verabreichen, die die Gehirnaktivität früher im Leben beeinflussen, nicht nur Ritalin gegen Aufmerksamkeitsdefizitstörung, sondern auch Antidepressiva und andere Medikamente", sagte Frank.

"Tatsache ist, dass wir nur sehr wenige vorklinische Forschungsdaten haben, die uns Aufschluss darüber geben, was diese Medikamente kurz- und langfristig für die Entwicklung des Gehirns tun", sagte er.

„Fast alle diese Verbindungen können möglicherweise den Schlaf und insbesondere den REM-Schlaf unterdrücken. Der REM-Schlaf ist sehr zerbrechlich - er kann sehr leicht durch Medikamente gehemmt werden “, sagte er.

Quelle: Washington State University