Žvaigždės formos smegenų ląstelės gali būti raktas į tai, kodėl ir kaip mes miegame

Astrocitai smegenyse, ekspresuojantys fluorescuojantį kalcio indikatorių, užfiksuoti dviejų fotonų mikroskopu. Kreditas: Ashley Ingiosi paveikslėlis, sutinkamas su dabartine biologija

Žurnale paskelbtas tyrimas Dabartinė biologija rodo, kad žvaigždės formos smegenų ląstelės, žinomos kaip astrocitai, miegui reguliuoti gali būti tokios pat svarbios kaip neuronai, smegenų nervinės ląstelės.

Vašingtono valstijos universiteto Elsono S. Floydo medicinos koledžo mokslininkų vadovaujamas tyrimas sukuria naują impulsą, kad pagaliau būtų išspręsta paslaptis, kodėl mes miegame ir kaip miegas veikia smegenyse. Šis atradimas taip pat galėtų būti pagrindas galimoms būsimoms miego sutrikimų ir neurologinių ligų bei kitų su miegu susijusių būklių gydymo strategijoms, tokioms kaip: PTSSdepresija, Alzheimerio liga liga ir autizmo spektro sutrikimas.

„Tai, ką mes žinome apie miegą, daugiausia remiasi neuronais“, – teigė Ashley Ingiosi, pagrindinė autorė ir podoktorantė. Neuronai, aiškino ji, bendrauja elektriniais signalais, kuriuos lengvai gali užfiksuoti elektroencefalografija (EEG). Astrocitai – glijos ląstelių (arba „klijų“), sąveikaujančių su neuronais, tipas – nenaudoja elektrinių signalų, o jų veiklai kontroliuoti naudoja procesą, vadinamą kalcio signalizacija.

Jau seniai manyta, kad astrocitai, kurie gali viršyti neuronų skaičių penkiais į vieną, atliko tik palaikomąjį vaidmenį, tiesiogiai nedalyvaujant elgesyje ir procesuose. Neurologai neseniai pradėjo atidžiau nagrinėti jų galimą vaidmenį įvairiuose procesuose. Nors kai kurie tyrimai rodo, kad miegant astrocitai gali atlikti svarbų vaidmenį, pastaruoju metu nėra tvirtų mokslinių priemonių jų kalcio aktyvumui tirti, sakė Ingiosi.

Tyrimas suteikia langą į smegenis

Norėdami gilintis į astrocitų vaidmenį miego metu, ji ir jos bendraautoriai naudojo graužikų modelį, kad užfiksuotų astrocitų kalcio aktyvumą miego ir budrumo metu, taip pat po miego trūkumo. Jie naudojo fluorescencinį kalcio indikatorių, kurį vaizdavo maži ant galvos pritvirtinti mikroskopai, kurie judėdami ir elgdamiesi kaip įprastai, žiūrėjo tiesiai į pelių smegenis. Šis rodiklis leido komandai matyti kalcio sukeltą fluorescencinę veiklą astrocituose miego ir budrumo metu. Jų unikalus metodas, naudojant šiuos miniatiūrinius mikroskopus, leido komandai atlikti patį pirmąjį astrocitų kalcio aktyvumo miego metu tyrimą su laisvo elgesio gyvūnais.

Tyrėjų grupė nusprendė atsakyti į du pagrindinius klausimus: ar miego metu astrocitai dinamiškai keičiasi ir ar sąlygos pabunda kaip neuronai? Ar astrocitai vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant miego trūkumą, natūralų mūsų norą miegoti?

Jei pažvelgsime į priekinius žievės astrocitus, smegenų sritį, susijusią su išmatuojamais EEG pokyčiais miego poreikyje, jie nustatė, kad astrocitų aktyvumas dinamiškai kinta miego ir budrumo ciklo metu, kaip ir neuronai. Jie taip pat stebėjo didžiausią kalcio aktyvumą poilsio fazės pradžioje – kai miego poreikis yra didžiausias – ir mažiausiai kalcio aktyvumą poilsio fazės pabaigoje, kai dingo miego poreikis.

Vėliau jie pirmąsias 6 įprasto poilsio fazės valandas budėdavo peles ir stebėdavo kalcio aktyvumo pokyčius lygiagrečiai su EEB lėtojo aktyvumo miego metu, o tai yra svarbus miego poreikio požymis. Tai yra, jie nustatė, kad dėl miego trūkumo padidėjo astrocitų kalcio aktyvumas, kuris sumažėjo po to, kai pelėms buvo leista miegoti.

Kitas jų klausimas buvo, ar genetinė manipuliacija astrocitų kalcio aktyvumu paveiks miego reguliavimą. Norėdami tai sužinoti, jie astrocituose pasirinktinai tyrė peles be baltymų, vadinamų STIM1, o tai sumažino turimo kalcio kiekį. Būdamos nemigos, šios pelės nemiegojo taip ilgai arba apsnūdo, kaip įprastos pelės, kadaise leidusios miegoti, patvirtindamos ankstesnes išvadas, rodančias, kad astrocitai vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant miego poreikį.

Galiausiai jie patikrino hipotezę, kad astrocitų kalcio aktyvumas tik atspindi neuronų elektrinį aktyvumą. Tyrimai parodė, kad neuronų elektrinis aktyvumas yra labiau sinchronizuojamas ne REM miego metu ir po miego trūkumo, tačiau mokslininkai nustatė, kad astrocitams yra priešingai – kalcio aktyvumas mažiau sinchronizuojamas ne REM miego metu ir po jo. miego trūkumas.

„Tai mums rodo, kad astrocitai ne tik pasyviai seka neuronų kryptį“, – sakė Ingiosi. “Ir kadangi jie nebūtinai turi tuos pačius veiklos modelius kaip neuronai, jie iš tikrųjų gali atlikti tiesioginį astrocitų vaidmenį reguliuojant miegą ir miego poreikį.”

Būsima tyrimų sritis

Ingiosi reikia daugiau tyrimų, kad būtų galima toliau atskleisti astrocitų vaidmenį miego ir miego reguliavime. Ji planuoja ištirti astrocitų kalcio aktyvumą kitose smegenų dalyse, kurie yra svarbūs miegui ir budrumui. Be to, ji nori pažvelgti į astrocitų sąveiką su įvairiais smegenų neuromediatoriais, kad pradėtų erzinti mechanizmą, kuriuo astrocitai gali sukelti miego ir miego poreikį.

„Mūsų tyrimo išvados rodo, kad daugiau nei 100 metų mes galėjome ieškoti netinkamoje vietoje“, – sakė vyresnysis autorius ir biomedicinos mokslų profesorius Marcosas Frankas. “Tai pateikia tvirtų įrodymų, kad turime nukreipti astrocitus, kad suprastume, kodėl ir kaip mes miegame, taip pat sukurti terapiją, kuri galėtų padėti žmonėms, turintiems miego sutrikimų ir kitų sveikatos sutrikimų, susijusių su nenormaliu miegu.”

Nuoroda: Ashley M. Ingiosi, Christopher R. Hayworth, Daniel O. Harvey, Kristan G. Singletary, Michael J. Rempe, Jonathan P. Wisor ir Marcos G. Frank „Astroglial kalcio vaidmuo žinduolių miego ir miego reguliavime“. , 2020 m. Rugsėjo 24 d., Dabartinė biologija.
DOI: 10.1016 / j.cub.2020.08.052

Paramą tyrimui teikia nacionaliniai sveikatos institutai.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Egipto mumijos mumijos „Purvo karapasas“ neregėtas gydymas – neteisingo pateikimo atvejis

Kiekvienas mumifikuotas ir uždarytas Sidnėjaus universiteto Chau Chak Wing muziejaus Nicholson kolekcijoje. A. Mumifikuotas asmuo, dabar saugojimui dėvintis rankas, BMR. 27.3. B....

COVID-19 aptikimas ant jūsų odos

Misūrio universiteto inžinieriai skatina bioelektronikos rinką, kurdami plataus masto pasirinktinio įrenginio planą, kuris vienu metu gali stebėti daugybę gyvybiškai svarbių požymių, tokių kaip kraujospūdis,...

Mokslininkai atranda ilgalaikės atminties molekulinį mechanizmą

Bazelio universiteto mokslininkai atrado molekulinį mechanizmą, kuris vaidina pagrindinį vaidmenį nepažeistoje ilgalaikėje atmintyje. Šis mechanizmas taip pat susijęs su fiziologiniu atminties praradimu amžiuje. Daugybė...

Paukščių tako paslaptys atskleidžiamos „Amazing Details“

Ji yra Astronomijos tyrimų universitetų asociacija (AURA) 2021 m. Vasario 23 d Šis spalvų derinys atspindi dominuojančią „Blanco DECam Bulge Survey“, kurioje dalyvavo 250 milijonų žvaigždžių,...

Tamsioji materija, kurią apibūdina papildomas matmuo erdvėlaikyje ir nauja sunkioji dalelė, panaši į Higso bozoną?

Modeliuojant susidūrimą dideliame hadronų greitintuve susidaro Higso bozonas. © 1997-2021 CERN (CC-BY-SA-4.0). Kreditas: Granados universitetas. Tarptautinė mokslininkų grupė pasiūlė naują sunkią dalelę, kurios savybės panašios...

Newsletter

Subscribe to stay updated.