Connessioni cerebrali Rafforzare Durante le ore di veglia, Indebolire durante il sonno

Aprile 20, 2016 Admin Salute 0 2
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La maggior parte delle persone lo sanno per esperienza: Dopo tante ore di veglia, il cervello si sente in grado di assorbire eventuali altri - ore e diverse di sonno si aggiorna.

Ora una nuova ricerca presso l'Università del Wisconsin Facoltà di Medicina e Sanità Pubblica chiarisce questo fenomeno, sostenendo l'idea che il sonno gioca un ruolo critico nella capacità del cervello di cambiare in risposta al suo ambiente. Questa capacità, chiamato plasticità, è al centro di apprendimento.

Gli scienziati UW-Madison hanno dimostrato da una serie di misure che le sinapsi - le connessioni delle cellule nervose centrali per la plasticità del cervello - sono stati molto forti quando i roditori erano svegli e debole quando erano addormentati.




I nuovi risultati rafforzano altamente dibattuta ipotesi i ricercatori UW-Madison "sul ruolo del sonno. Essi credono che le persone dormono in modo che le loro sinapsi possano ridimensionarsi e prepararsi per un nuovo giorno e il prossimo ciclo di apprendimento e potenziamento sinaptico.

Il cervello umano spende fino al 80 per cento della sua energia in attività sinaptica, aggiungendo costantemente e rafforzare le connessioni in risposta a tutti i tipi di stimolazione, spiega l'autore dello studio Chiara Cirelli, professore associato di psichiatria.

Dato che ognuno dei milioni di neuroni nel cervello umano contiene migliaia di sinapsi, questa spesa energetica "è enorme e non può essere sostenuta."

"Abbiamo bisogno di un periodo di off-line, quando non siamo esposti all'ambiente, per prendere sinapsi giù," Cirelli dire. "Noi crediamo che il motivo per cui gli esseri umani e tutti gli organismi viventi dormono. Senza sonno, il cervello raggiunge un punto di saturazione che tassa il suo bilancio energetico, il suo negozio di forniture e la sua capacità di imparare ulteriormente."

Per testare la teoria, i ricercatori hanno condotto due studi molecolari ed elettro-fisiologiche in ratti per valutare potenziamento sinaptico, o il rafforzamento, e la depressione, o indebolimento, dopo dormire e tempi di veglia. In una serie di esperimenti, si guardarono fettine di cervello per misurare il numero di recettori specifici, o siti di legame, che si erano trasferiti a sinapsi.

"Recenti ricerche hanno dimostrato che l'aumento della attività sinaptica, più di questi recettori glutamatergici entrare nella sinapsi e renderlo più grande e più forte", spiega Cirelli.

Il gruppo del Wisconsin è stato sorpreso di scoprire che i ratti avevano un aumento del recettore quasi il 50 per cento dopo un periodo di veglia rispetto ai ratti che erano stati addormentati.

In un secondo esperimento molecolare, gli scienziati hanno esaminato il numero dei recettori sottoposti fosforilazione, un altro indicatore di potenziamento sinaptico. Hanno trovato i livelli di fosforilazione erano molto più alti durante la veglia che dormire. I risultati sono stati lo stesso quando hanno misurato altri enzimi che sono in genere attivi durante potenziamento sinaptico.

Per rafforzare il loro caso, Cirelli e colleghi hanno anche eseguito studi in topi vivi per valutare i segnali elettrici che riflettono cambiamenti sinaptici in tempi diversi. Ciò ha comportato stimolare un lato del cervello di ciascun ratto con un elettrodo seguente veglia e sonno e poi misurando la "risposta evocata", che è simile ad un EEG, da un altro lato.

Gli studi hanno mostrato che di nuovo, per gli stessi livelli di stimolazione, le risposte erano più forti dopo un lungo periodo di veglia e deboli dopo il sonno, suggerendo che sinapsi devono essere ottenuti forte.

"Nel loro insieme, queste misure molecolari ed elettro-fisiologico adatta bene con l'idea che i nostri circuiti cerebrali diventano progressivamente più forte durante la veglia e il sonno, che aiuta a loro ricalibrare ad una linea di base sostenibile", dice Cirelli.

La teoria lei e collaboratore dottor Giulio Tononi, professore di psichiatria, hanno sviluppato, chiamato omeostasi sinaptica l'ipotesi, va contro il chicco di quello che molti scienziati attualmente pensano a come sonno colpisce l'apprendimento. L'idea più popolare in questi giorni, dice Cirelli, è che durante il sonno le sinapsi sono al lavoro la riproduzione delle informazioni acquisite durante le ore di veglia precedenti, consolidando le informazioni per diventare ancora più forte.

"Questo è diverso da ciò che pensiamo", dice. "Crediamo che l'apprendimento si verifica solo quando siamo svegli, e la funzione principale di sonno è quello di mantenere il nostro cervello e tutte le sue sinapsi snella ed efficiente."

Questa ricerca è stata pubblicata nel 20 GENNAIO 2008, versione online di Nature Neuroscience.

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