Studier Vad händer under sömnen med hjärnan?

Synaptiska förändringar dekrypteras under sömnen
Varför behöver vi sömn och vad händer under viloperioderna i vår hjärna? Frågor som inte kan besvaras tydligt fram till idag. Forskare vid Universitetssjukhuset Freiburg har nu upptäckt hur hjärnan skapar utrymme för ny information under sömnen.

Varför människor och djur sover, enligt Freiburg universitetssjukhus "är fortfarande inte klart." Forskargruppen leddes av professor. Men Christoph Nissen, medicinsk chef för sömnlaboratorium vid institutionen för psykiatri och psykoterapi vid Universitetssjukhuset Freiburg, skulle i sin aktuella studien visar att "minskar den totala aktiviteten hos de kallade synapser nervcellsanslutningar i sömnen." Hjärnan utrymme praktiskt taget i sömnen Detta skapar nytt utrymme för lagring av information. Deras resultat har forskarna i tidningen "Nature Communications".

Under sömnen minskar aktiviteten för de flesta synapser och utrymme för ny information skapas. (Bild: Sagittaria / fotolia.com)

Aktiviteten hos de undersökta synapserna
Som en del av sin studie undersökte forskarna först den generella aktiviteten hos synapserna i hjärnan, som också kallas total anslutningsstyrka. För detta ändamål stimulerades ett visst område i hjärnan, som är ansvarigt för att styra en tummuskel, med hjälp av en magnetisk spole över ämnets huvud. Genom denna så kallade transcranial magnetisk stimulering (TMS) kunde anslutningsstyrkan kontrolleras. Här fann forskarna att efter sömnbrist redan en väsentligt svagare stimulans utlöser en sammandragning av muskeln. Detta är ett tecken på en högre synaptisk anslutningsstyrka.

Synaptisk total styrka ökar under dagen och minskar under sömnen
Med hjälp av elektroencefalografiska mätningar (EEG) utvärderade forskarna också de olika frekvenserna av hjärnvågorna. Sömnberoende har lett till en betydande ökning av de så kallade thetavågorna, rapporterar Freiburg universitetssjukhus. Från tidigare djur- och humanstudier är det känt att detta är en annan indikation på ökad synaptisk totalstyrka. Enligt professor Nissen minskar sömnen den ökade totala styrkan hos synapser i hjärnan under dagen, medan "efter sömnberövning är aktiviteten kvar på en hög nivå".

Synaptisk plasticitet viktig grund för lärande
Under sömnlösningen försvagas de flesta synaptiska förbindelserna, vissa försämras helt, berättar forskarna. Endast viktiga synapser skulle fortsätta eller ens stärkas. På detta sätt skapar hjärnan utrymme igen för att lagra ny information. Denna anpassningsbarhet kallas synaptisk plasticitet och är en viktig grund för lärande och flexibel informationsbehandling. Enligt undersökningen sparar nedbrytningen också "utrymme och spara energi, eftersom båda behövs i hjärnan till stor del av anslutningspunkterna."

Brist på sömn leder till en mättnadstillstånd
När information samlas in under dagen, förstärks eller synkroniseras synapser i hjärnan. I den nuvarande studien var det för första gången möjligt att bevisa "sömnen sänker synapserna igen och därigenom skapar plats för ny information", säger studieledare Prof. Dr. med. Nissen. "Så hjärnan rensar upp i sömnen", betonar experten. Om denna process förhindras genom sömnbrist, kommer hjärnan till ett mättnadsläge. "Synapser kan då inte längre förstärkas eller byggas om. Lärande och flexibel informationsbehandling är motsvarande svårt, fortsätter Nissen.

Skydd mot överbelastning
I sin forskning fann forskarna också att den mänskliga organismen har skydd mot överladdning. För första gången på människa under en princip hade upptäckts "som garanterar en permanent stimulans bearbetning, kallas homeostatiska plasticitet", säger uttalandet från Freiburg Universitetssjukhuset. Om synapserna redan är maximalt aktiva på grund av långa vakna faser, leder inte nya stimuli eller information till en förstärkning, men till en försämring av nervcellsförbindelserna rapporterar forskarna. Nya inkommande stimuli skulle sedan behandlas normalt igen. "Det kan antas att i stort sett alla funktioner i hjärnan påverkas av till exempel känslor reglering, koncentration eller inlärning", säger Professor Nissen.

Varför sover vissa människor bättre sova bättre?
Enligt Freiburg University Medical Center forskare "fortfarande bevis på att tillväxtfaktorn BDNF (brain-derived neurotrophic factor) spelar en viktig roll i regleringen av synaptisk aktivitet." Hittade Även är känt att BDNF efter normal sömn, återbindningen av nervceller och därmed uppmuntrande lärande, men ihållande höga nivåer av BDNF i blodet under sömnberövning har mer sannolikt lett till synaptisk mättnad. "Det kan förklara varför vissa människor klara sig bättre med sömnlöshet än andra", säger studiedirektör Prof. Nissen.

Hoppas på nya terapeutiska metoder
Forskarna hoppas att deras resultat även kan bidra till utvecklingen av nya terapeutiska alternativ, till exempel efter stroke eller depressiva störningar. I dessa sjukdomar är det viktigt att ändra sammankopplingarna i hjärnan. "Detta kan en riktad påverkan av sömn-vakenhets beteende, men andra metoder såsom transkraniell likström stimulering eller medicinering användas tillsammans med nya verkningsmekanismer plasticitet", säger uttalandet från Universitetssjukhuset Freiburg. (Fp)