Semasa tidur, bilangan sinapsis di otak berkurangan • Alexander Markov • Berita sains mengenai "Unsur" • Neurobiologi

Semasa tidur, bilangan sinapsis di otak berkurangan.

Kurang tidur membawa kepada pelbagai gangguan otak, tetapi masih tidak jelas sama sekali. Mungkin eksperimen pada serangga akan membantu memikirkannya. Gambar dari yxhealth.com

Para pakar neurologi mencadangkan bahawa semasa terjaga, sentiasa mendapat pengalaman baru membawa peningkatan yang berterusan dalam pengaliran sinapsik di otak, yang lambat laun menjadikan otak tidak berkesan. Mungkin tidur diperlukan untuk otak untuk kembali ke keadaan kerja dengan "renormalisasi sinaptik" – mengurangkan konduksi sinaptik ke tahap yang optimum. Eksperimen pada Drosophila mengesahkan hipotesis ini: ternyata bahawa saiz dan bilangan sinapsis di dalam otak sebenarnya berkurang dalam tidur dan tumbuh semasa terjaga. Pada masa yang sama, pengalaman hari yang lebih kaya, lebih banyak sinaps baru terbentuk dan semakin tinggi keperluan untuk tidur.

Walaupun kajian aktif mengenai fenomena tidur, fungsinya tetap sebahagian besar misterius (lihat: Elena Naimark. Sains dikuasai oleh tidur). Baru-baru ini, hipotesis yang mudah dan munasabah dicadangkan, mengikut mana tidur diperlukan untuk mengekalkan apa yang dipanggil "homeostasis synaptic" (Tononi, Cirelli, 2006, PDF, 300 Kb).Intipati idea ialah semasa terjaga, otak perlu sentiasa belajar, menyerap pengalaman baru, aktif menyesuaikan diri dengan persekitaran yang berubah-ubah.

Semua ini dilakukan oleh plasticity synaptic, iaitu, dengan mengubah bilangan dan saiz sinapsinya, yang mana pertukaran neuron bertukar. Jika neuron A menghantar isyarat kepada neuron B dari masa ke masa, konduktans sinaptik di antara mereka bertambah dengan masa, iaitu peningkatan kecekapan penghantaran isyarat (terdapat kemungkinan yang semakin meningkat bahawa isyarat dari A akan membawa kepada pengujaan neuron B). Memori dan pembelajaran berdasarkan prinsip ini (lihat: Neuron bersaing untuk hak untuk menyertai pembentukan refleks, Unsur, 26 April 2007).

Oleh itu, boleh diandaikan bahawa semasa terjaga, jumlah konduktif sinaptik di dalam otak (yang secara tidak langsung boleh dianggarkan dengan bilangan dan saiz sinapsinya) semakin meningkat. Akhirnya, ia boleh menjadi tidak dapat ditanggung, kerana banyak sintesis bengkak menggunakan banyak tenaga dan memerlukan sejumlah besar "bahan binaan" biokimia untuk pembentukannya. Lebih-lebih lagi, kemungkinan pengukuhan mereka semakin habis, yang membawa kepada penurunan potensi penyesuaian otak.Mungkin fungsi tidur yang penting adalah untuk mengurangkan kekonduksian sinaptik ke tahap yang optimum, yang mengembalikan otak ke keadaan yang sihat.

Sudah tentu, beberapa sinaps baru yang diperolehi semasa terjaga terus berlanjutan sekian lama: inilah intipati penyatuan (penyatuan) ingatan jangka panjang. Dalam proses ini, tidur juga memainkan peranan utama (lihat: Semasa fasa tidur yang perlahan, pengetahuan baru disatukan secara aktif, Elemen, 21 Mac 2007; Otak dalam mimpi kehilangan acara hari dengan percepatan tujuh kali ganda, Elemen, 19 November 2007) . Walau bagaimanapun, ini tidak bercanggah dengan andaian bahawa di antara sinaps baru yang diperoleh semasa tempoh terjaga terdapat banyak yang tidak perlu, tidak tertakluk kepada penyimpanan jangka panjang, dan ia mesti dikeluarkan dengan segera supaya otak, secara kiasan bercakap, "tidak mencairkan."

Hipotesis homeostasis sinaptik secara tidak langsung disahkan oleh banyak fakta. Sebagai contoh, dalam tikus, ditunjukkan bahawa penanda molekul dan elektrofisiologi pengaliran sinaptik menunjukkan peningkatan selepas terjaga dan penurunan selepas tidur. Dalam larva ikan Danio rerio selepas tidur, perubahan struktur berlaku dalam sinapsinya, menunjukkan pengurangan kekonduksian.Di dalam otak lalat selepas tidur, kandungan protein synaptik dikurangkan.

Dalam majalah terbitan terbaru Sains Penulis hipotesa homeostasis synaptic – ahli ilmu saraf dari University of Wisconsin-Madison – melaporkan hasil eksperimen pada lalat buah, di mana hipotesis ini lebih disahkan secara langsung.

Penulis menggunakan beberapa baris Drosophila yang diubahsuai secara genetik, di mana protein fluoresen dihasilkan dalam pelbagai kumpulan neuron. Ini menjadikan jumlah kuman dan prosesnya seperti mikroskop dendrit dan prosesnya (sama seperti dendritik dendritik mamalia, lihat: Pembentukan kenangan kini boleh dilihat di bawah mikroskop, Elemen, 01 Disember 2009), mengukur ketebalan akson pada kumpulan neuron tertentu dan menganggarkan bilangan sinaps. Selain itu, penulis mengukur tahap ungkapan protein tertentu yang dihasilkan dalam sinapsinya. Tiga kumpulan neuron dianalisis: 1) neuron lateral ventral kecil (kecil neuron lateral ventral) yang terlibat dalam peraturan irama diurnal; 2) neuron gamma badan kulat; 3) neuron gergasi VS1, yang merupakan sebahagian daripada pusat visual otot otot.

Penulis membandingkan keadaan neuron dalam lalat dalam tiga keadaan: 1) selepas tidur sejam (7 jam), 2) selepas tidur selama tujuh jam (satu lalat dianggap tidak aktif, jika tidak bergerak selama 5 minit – kesahihan kaedah rakaman tidur di lalat disahkan oleh kajian terdahulu) , 3) selepas malam di mana lalat tidak dibenarkan tidur dengan selamat (tiub ujian mula bergetar sebaik sahaja lalat tidur).

Hasilnya mengesahkan jangkaan penyelidik. Ternyata selepas bangun tidur siang, dan terutama selepas malam yang tidak tidur, jumlah sinaps dan proses dalam neuron bertambah, dan selepas tidur ia berkurang.

B: neuron gamma badan kulat, berwarna dengan protein neon hijau. C: hujung akson selepas tidur (S) kelihatan lebih kurus daripada selepas malam yang tidak tidur (SD). D: ketebalan purata (dalam μm) dari ujung akson pada neuron gamma selepas tidur (S) dan selepas malam tanpa tidur (SD). Imej dari artikel dalam perbincanganSains

Eksperimen-eksperimen ini dijalankan dengan lalat duduk bersendirian dalam tiub ujian kecil. Sudah jelas bahawa dalam persekitaran sedemikian, pengalaman harian mereka tidak kaya. Jika hipotesis homeostasis sinaptik adalah betul, maka kita harus mengharapkan lalat yang menghabiskan hari itu dalam persekitaran yang lebih tepu dan pelbagai,pertumbuhan harian dalam bilangan proses dan sinapsinya harus lebih jelas. Di samping itu, setelah seharian penuh dengan teraan, keperluan tidur perlu ditingkatkan. Untuk mengesahkan ini, penulis meletakkan 100 lalat dalam satu bekas besar, di mana serangga boleh terbang dengan bebas dan berkomunikasi satu sama lain seperti yang mereka suka.

Ternyata selepas seharian dalam persekitaran "kaya dengan sosial", lalat akan muncul lebih banyak sinaps baru daripada sehari dalam tiub tunggal. Selaras dengan jangkaan teori, keperluan untuk tidur di lalat selepas itu juga meningkat. Oleh itu, pengarang mengesahkan hasil yang diperoleh lebih awal, yang diterangkan dalam nota "Lalat" menjadi bosan dengan komunikasi ("Unsur", 02.10.2006). Beberapa jam tambahan tidur cukup untuk mengurangkan pengaliran sinaptik ke tahap "asas" asal.

Oleh itu, pada Drosophila, hipotesis homeostasis sinaptik agak disakinkan. Langkah seterusnya, jelasnya, harus menjadi ujian terhadap mamalia.

Sumber: Daniel Bushey, Giulio Tononi, Chiara Cirelli. Tidur dan Homeostasis Synaptic: Bukti Struktural dalam Drosophila // Sains. 2011. V. 332. P. 1576-1581.

Lihat juga:
1) lalat letih komunikasi, "Unsur", 02.10.2006.
2) Pembentukan kenangan kini boleh dilihat di bawah mikroskop, "Unsur", 12/1/2009.
3) Elena Naimark. Sains pada rahmat tidur // Apa yang baru dalam sains dan teknologi. 2005. №7-8.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: