Neuronii corticali rari contribuie activ la tranziția către somn
Ce determină creierul să adormă? De aproape un secol, oamenii de știință au căutat răspunsuri în structuri adânci ale creierului.
În perspectiva tradițională, aceste regiuni controlează momentele în care dormim și ne trezim, în timp ce cortexul cerebral – partea creierului implicată în percepție, gândire și memorie – este văzut ca un urmăritor pasiv.
Un studiu recent, condus de Renata Batista-Brito, publicat pe 9 septembrie în Nature, sugerează că această imagine este incompletă.
Echipa de cercetare a descoperit o populație extrem de rară de neuroni în cortex, numiți neuroni Sst-Chodl, care pot sincroniza activitatea pe zone mari ale creierului și promovează somnul. Aceste descoperiri sugerează că cortexul nu este doar pus la somn de restul creierului; el contribuie activ la procesul de adormire.
„Perspectiva tradițională asupra cortexului este aceea de urmăritor pasiv în timpul somnului”, a declarat Dr. Batista-Brito, autor senior al lucrării. „Ceea ce am descoperit este că cortexul conține circuite care pot conduce activ și sincroniza activitatea asociată somnului și, atunci când sunt activate, pot promova efectiv somnul.”
Cercetarea a fost realizată în timpul activității lui Dr. Batista-Brito la Albert Einstein College of Medicine, iar acum, la Icahn School of Medicine, laboratorul său continuă să investigheze cum circuitele corticale reglează somnul și starea comportamentală.
Neuronii Sst-Chodl au conexiuni pe distanțe neobișnuit de lungi, fiind extrem de rari, reprezentând aproximativ 0,2% din neuronii cortexului. Spre deosebire de majoritatea neuronilor inhibitori, care comunică în principal cu celule adiacente, acești neuroni transmit semnale pe distanțe mari.
Echipa de cercetare a observat că, atunci când șoarecii erau treji și alertați, acești neuroni erau în mare parte tăcuți. Pe măsură ce animalele deveneau somnoroase și intrau în somnul profund cu mișcare oculară non-rapidă (NREM), caracterizat prin respirație încetinită, activitate musculară redusă și modele specifice de activitate cerebrală, celulele Sst-Chodl deveneau active, iar cortexul se adapta la ritmurile lente și sincronizate specifice somnului.
Dar oare acești neuroni urmau pur și simplu creierul în somn sau ajutau efectiv la inducerea acestuia?
Cercetătorii au activat neuronii Sst-Chodl, iar semnalele electrice din neocortex au devenit mai lente și mai sincronizate, asemănătoare cu activitatea corticală specifică somnului. Această manipulare a fost suficientă pentru a promova somnul, determinând șoarecii să adoarmă mai repede și să petreacă mai mult timp dormind.
„Acești neuroni nu devin activi doar atunci când animalul doarme”, a spus Dr. Batista-Brito. „Ei pot ajuta efectiv la conducerea tranziției spre somn.”
Deși extrem de rari, neuronii Sst-Chodl au fost păstrați de-a lungul a sute de milioane de ani de evoluție, de la amfibieni și reptile până la oameni.
„Evoluția a menținut aceste celule timp de foarte mult, chiar dacă sunt foarte puține”, a afirmat Dr. Batista-Brito. „Acest lucru sugerează că ele îndeplinesc o funcție importantă. Până acum, știam surprinzător de puțin despre ceea ce reprezintă aceasta.”
Studiul, realizat pe șoareci, stabilește rolul lor în sincronizarea corticală și somn. Conservarea lor extraordinară din punct de vedere evolutiv ridică posibilitatea ca ele să îndeplinească o funcție fundamental similară și în alte animale, inclusiv la oameni.
Descoperirea a generat o altă întrebare: ar putea neuronii Sst-Chodl să ajute la perceperea nevoii creierului de somn?
„Pe măsură ce rămânem treji, presiunea somnului crește până când creierul trebuie să doarmă”, a explicat Dr. Batista-Brito. „O posibilitate pe care suntem interesați să o investigăm este dacă acești neuroni ajută la perceperea sau impunerea acestei nevoi, împingând cortexul spre somn atunci când devenim prea obosiți. Nu știm încă acest lucru, dar este o ipoteză interesantă pe care plănuim să o testăm.”
Cum afectează tulburările somnului acest sistem? Descoperirea deschide noi căi pentru studierea tulburărilor de somn.
Somnul este perturbat în multe tulburări neurologice, neurodezvoltatoare și psihiatrice, inclusiv boala Alzheimer și tulburarea de spectru autist. Cercetătorii pot acum să întrebe dacă acești neuroni corticali antici sunt modificați atunci când somnul normal se degradează.
„Funcționează acești neuroni normal atunci când somnul devine perturbat? Ar putea modificările acestui sistem contribui la problemele de somn în boli?” a întrebat Dr. Batista-Brito. „Nu știm încă, dar acum avem un circuit specific de investigat.”
