Perché il sonno è necessaria per formare ricordi

Aprile 24, 2016 Admin Salute 0 0
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Nella ricerca pubblicata di recente in Neuron, Marcos Frank, PhD, assistente professore di Neuroscienze, presso l'Università della Pennsylvania School of Medicine, ricercatore post-dottorato Sara Aton, PhD, e colleghi descrivono per la prima volta come i cambiamenti cellulari nel cervello addormentato promuovono la formazione di ricordi.

"Questa è la prima vera conoscenza diretta di come il cervello, a livello cellulare, cambia la forza delle sue connessioni durante il sonno", dice Frank.




I risultati, spiega Frank, rivelano che il cervello durante il sonno è fondamentalmente diverso dal cervello durante la veglia.

"Abbiamo scoperto che i cambiamenti biochimici sono semplicemente non avvengono nei neuroni di animali che sono svegli", dice Frank. "E quando l'animale va a dormire è come se avessi gettato un interruttore, e tutto ad un tratto, tutto è acceso ciò che è necessario per fare cambiamenti sinaptici che costituiscono la base della formazione della memoria. E 'molto sorprendente."

La squadra utilizzato un modello sperimentale di plasticità corticale - il riarrangiamento delle connessioni neurali in risposta alle esperienze di vita. "Questo è fondamentalmente ciò che pensiamo la macchina della memoria è, la realizzazione effettiva e la rottura delle connessioni tra i neuroni," Frank spiega

In questo caso, l'esperienza e la sua squadra Frank usato era stimolazione visiva. Gli animali che sono stati abbastanza giovane per essere ancora stabilire reti neurali in risposta a segnali visivi sono stati privati ​​della stimolazione attraverso un occhio coprendo quell'occhio con una patch. Il team ha quindi confrontato i cambiamenti elettrofisiologici e molecolari che hanno portato al gruppo di controllo i cui occhi non erano coperti. Alcuni animali sono stati studiati immediatamente dopo il blocco visivo, mentre altri sono stati autorizzati a dormire prima.

Dal lavoro in precedenza, la squadra di Frank sapeva già che il sonno indotto una riorganizzazione più forte della corteccia visiva in animali che avevano una benda sull'occhio rispetto a quelli che non sono stati autorizzati a dormire. Ora sanno perché.

Una spiegazione molecolare sta emergendo. Il giocatore cellulari chiave in questo processo è una molecola chiamata N-metil D-aspartato recettore (NMDA), che agisce come una combinazione di ascolto postale e gate-keeper. Esso riceve segnali extracellulari sia in forma di glutammato e regola il flusso di ioni calcio nelle cellule.

In sostanza, una volta che il cervello viene attivato a riorganizzare le sue reti neurali in veglia (da deprivazione visiva, per esempio), le vie di comunicazione intra e intercellulari impegnano, impostando una serie di enzimi in azione nei neuroni riorganizzazione durante il sonno.

Per avviare il processo, NMDA è innescato per aprire il canale ionico dopo che il neurone è stato eccitato. Il canale ionico poi apre quando glutammato si lega al recettore, permettendo calcio nelle cellule. A sua volta, il calcio, una molecola di segnalazione intracellulare, trasforma altri enzimi a valle e si spegne.

Alcune connessioni neurali sono rafforzate come risultato di questo processo, e il risultato è una corteccia visiva riorganizzata. E questo avviene solo durante il sonno.

"Con nostro grande stupore, abbiamo scoperto che questi enzimi mai accesi fino a quando l'animale ha avuto la possibilità di dormire," Frank, spiega, "Non appena l'animale ha avuto la possibilità di dormire, abbiamo visto tutti i macchinari di memoria inizia a impegnarsi. " Altrettanto importante è stata la dimostrazione che l'inibizione di questi enzimi nel cervello addormentato completamente impedito la normale riorganizzazione della corteccia.

Frank sottolinea che questo studio non ha esaminato i ricordi che richiamano. Ad esempio, questi animali non veniva chiesto di ricordare la posizione del loro ciotola di cibo. "E 'un meccanismo che pensiamo alla base della formazione della memoria." E non solo la memoria; lo stesso meccanismo potrebbe svolgere un ruolo in tutti i processi di plasticità neurologici.

Di conseguenza, questo studio potrebbe aprire la strada alla comprensione, a livello molecolare, perché gli esseri umani hanno bisogno di sonno, e perché sono così colpiti dalla mancanza di esso. Potrebbe anche concepibilmente portare a nuove terapie che potrebbero compensare la mancanza di sonno, imitando gli eventi molecolari che si verificano durante il sonno.

Infine, lo studio potrebbe portare a una più profonda comprensione della memoria umana. Anche se come e anche dove gli esseri umani immagazzinano i ricordi di lunga durata rimane un mistero, Frank dice, "noi sappiamo che i cambiamenti nelle connessioni corticali è al cuore del mistero. Comprendendo che in modelli animali, che porterà a noi vicino per capire come funziona negli esseri umani. "

La ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health, la National Sleep Foundation, e L'Oreal USA, e anche i ricercatori coinvolti al centro del Penn per Sleep e respiratorie Neurobiologia, e la Scuola di Scienze della Vita, Jawaharlal Nehru University, Nuova Delhi, India.

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