Mạch não liên quan đến buồn ngủ, "Khoanh vùng"

Nghiên cứu mới nổi mang đến một cái nhìn mới về khái niệm giấc ngủ. Tư tưởng truyền thống cho rằng bộ não hoàn toàn tỉnh hoặc ngủ - một mệnh đề tất cả hoặc không có gì.

Giờ đây, các nhà khoa học thần kinh của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát hiện ra một mạch não có thể kích hoạt các vùng nhỏ của não đi vào giấc ngủ hoặc trở nên kém tỉnh táo, trong khi phần còn lại của não vẫn tỉnh táo.

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng mạch này bắt nguồn từ một cấu trúc não được gọi là nhân lưới đồi thị (TRN). TRN chuyển tiếp các tín hiệu đến đồi thị và sau đó là vỏ não, tạo ra các túi sóng não dao động chậm, đặc trưng của giấc ngủ sâu.

Dao động chậm cũng xảy ra khi hôn mê và gây mê toàn thân, và có liên quan đến giảm kích thích. Với đủ hoạt động TRN, những sóng này có thể tiếp quản toàn bộ não.

Các nhà nghiên cứu tin rằng TRN có thể giúp não củng cố những ký ức mới bằng cách phối hợp các sóng chậm giữa các phần khác nhau của não, cho phép chúng chia sẻ thông tin dễ dàng hơn.

Tiến sĩ Laura Lewis, một chi nhánh nghiên cứu và là một trong những tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Trong khi ngủ, có thể các vùng não cụ thể có sóng chậm vì chúng cần trao đổi thông tin với nhau, trong khi các vùng khác thì không. nghiên cứu mới.

Các nhà nghiên cứu cho biết TRN cũng có thể chịu trách nhiệm về những gì xảy ra trong não khi những người thiếu ngủ trải qua những cảm giác ngắn ngủi về sự “phân vùng” trong khi cố gắng giữ tỉnh táo.

Kết quả nghiên cứu xuất hiện trên tạp chí eLife.

Tác giả đầu tiên khác của tờ báo là Jakob Voigts, các tác giả cao cấp là Emery Brown và Michael Halassa. Các tác giả khác là chi nhánh nghiên cứu của MIT Francisco Flores và Matthew Wilson.

Cho đến nay, hầu hết các nghiên cứu về giấc ngủ đều tập trung vào việc kiểm soát giấc ngủ trên phạm vi toàn cầu, xảy ra khi toàn bộ bộ não chìm trong sóng chậm - các dao động hoạt động của não được tạo ra khi các tế bào thần kinh im lặng trong một thời gian ngắn.

Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng động vật thiếu ngủ có thể biểu hiện sóng chậm trong các bộ phận của não khi chúng vẫn thức, cho thấy não cũng có thể kiểm soát sự tỉnh táo ở mức cục bộ.

Nhóm nghiên cứu của MIT đã bắt đầu điều tra về khả năng kiểm soát cục bộ của sự tỉnh táo hoặc buồn ngủ với TRN vì vị trí thực tế của nó khiến nó có vị trí hoàn hảo để đóng vai trò trong giấc ngủ, Lewis nói.

TRN bao quanh đồi thị giống như một cái vỏ và có thể hoạt động như một người gác cổng cho thông tin cảm giác đi vào đồi thị, sau đó sẽ gửi thông tin đến vỏ não để xử lý thêm.

Sử dụng kỹ thuật di truyền quang học, một kỹ thuật cho phép các nhà khoa học kích thích hoặc làm im lặng tế bào thần kinh bằng ánh sáng, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nếu họ kích thích TRN ở những con chuột tỉnh táo một cách yếu ớt, sóng chậm sẽ xuất hiện trong một phần nhỏ của vỏ não. Với sự kích thích nhiều hơn, toàn bộ vỏ não cho thấy sóng chậm.

“Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng khi bạn tạo ra những làn sóng chậm này qua vỏ não, động vật bắt đầu có hành vi như đang buồn ngủ. Họ sẽ ngừng di chuyển xung quanh, trương lực cơ của họ sẽ giảm xuống, ”Lewis nói.

Các nhà nghiên cứu tin rằng TRN tinh chỉnh khả năng kiểm soát của não đối với các vùng não cục bộ, tăng cường hoặc giảm sóng chậm ở một số vùng nhất định để các vùng đó có thể giao tiếp với nhau hoặc khiến một số vùng trở nên kém tỉnh táo hơn khi não rất buồn ngủ.

Điều này có thể giải thích những gì xảy ra ở người khi họ thiếu ngủ và khoanh vùng trong giây lát mà không thực sự chìm vào giấc ngủ.

“Tôi có khuynh hướng nghĩ rằng điều đó xảy ra vì não bắt đầu chuyển sang trạng thái ngủ và một số vùng não cục bộ trở nên buồn ngủ ngay cả khi bạn buộc mình phải thức,” Lewis nói.

Hiểu được cách thức bộ não kiểm soát sự kích thích có thể giúp các nhà nghiên cứu thiết kế các loại thuốc ngủ và gây mê mới để tạo ra trạng thái giống với giấc ngủ tự nhiên hơn. Kích thích TRN có thể tạo ra trạng thái ngủ sâu, không giống như REM, và nghiên cứu trước đây của Brown và các đồng nghiệp đã phát hiện ra một mạch kích hoạt giấc ngủ REM.

Brown nói thêm, “TRN rất giàu khớp thần kinh - các kết nối trong não - giải phóng chất dẫn truyền thần kinh ức chế GABA. Do đó, TRN gần như chắc chắn là nơi hoạt động của nhiều loại thuốc gây mê, do một lượng lớn chúng hoạt động tại các khớp thần kinh này và tạo ra sóng chậm là một trong những tính năng đặc trưng của chúng ”.

Nghiên cứu trước đây của Lewis và các đồng nghiệp đã chỉ ra rằng không giống như các sóng chậm của giấc ngủ, các sóng chậm dưới gây mê toàn thân không được phối hợp, cho thấy cơ chế tại sao các loại thuốc này làm giảm sự trao đổi thông tin trong não và gây ra bất tỉnh.

Nguồn: Viện Công nghệ Massachusetts / EurekAlert