Дослідження підкреслює ключову роль префронтальної кори в регулюванні швидкого сну

Сон зі швидкими рухами очей (REM) — це стадія циклу сну, під час якої зазвичай відбуваються яскраві сновидіння. Цю важливу фазу сну, яка характеризується розслабленими м’язами, швидкими рухами очей, прискореним пульсом і нерегулярним диханням, пов’язують із консолідацією спогадів і обробкою емоцій.

Дослідники з Університету Пенсільванії нещодавно провели дослідження, в якому вивчали роль префронтальної кори (PFC), передньої частини зовнішнього шару мозку, у регуляції швидкого сну. PFC містить різні важливі ділянки мозку, які регулюють мислення, дії, емоції, складне планування, процеси пам’яті, навчання та інші життєво важливі функції.

Рекомендуємо переглянути запис семінару Костянтина Зуєва «Ендокринні аспекти розладів сну і неспання»!

«Дослідження зображень людини показали, що медіальна префронтальна кора у людей сильно активується під час швидкого сну», — сказав Франц Вебер, один із дослідників, який проводив дослідження, Medical Xpress. «Нам було цікаво, чи є ця активація лише наслідком підкіркових ланцюгів, що контролюють швидкий сон, чи активність mPFC сама по собі відіграє роль у регулюванні швидкого сну».

У рамках свого нещодавнього дослідження, представленого в Nature Neuroscience, Вебер і його колеги вирішили визначити, чи кортикальні нейрони сприяють запуску швидкого сну. Для цього вони провели два різних експерименти на сплячих мишах.

У першому експерименті дослідники використовували цілеспрямовані методи для експресії світлозалежних іонних каналів (тобто каналродопсину) у нейронах mPFC. Це дозволило їм визначити, що відбувається, коли ці нейрони активуються протягом коротких періодів часу, особливо з точки зору сну мишей.

«Ми виявили, що майже кожного разу, коли ми освітлювали mPFC, щоб активувати нейрони під час NREM-сну, миша переходила в REM-сон», — пояснив Вебер. «Другий важливий експеримент полягав у моніторингу активності нейронів mPFC. Ми використовували візуалізацію кальцію, експресуючи флуоресцентний індикатор кальцію в нейронах mPFC. Використовуючи цю техніку, ми могли потім відобразити активність нейронів mPFC під час сну».

Експериментальна методика, використана Вебером і його колегами, відображає активність нейронів на основі концентрації кальцію в них. Коли нейрони активуються, концентрація кальцію в них підвищується, що, своєю чергою, посилює флуоресценцію індикатора кальцію, який вони використовували.

Іншими словами, чим активніші нейрони, тим яскравіше вони виглядатимуть. Спостереження дослідників підтвердили роль PFC-нейронів у швидкому сні, оскільки велика кількість цих нейронів була сильно активована, коли миші входили в цю стадію сну.

«Одним із ключових висновків нашого дослідження є те, що кора відіграє певну роль у регуляції швидкого сну», — сказав Вебер. «Більшість поширених моделей контролю швидкого сну припускають, що цей стан мозку в основному регулюється підкірковими нейронами в гіпоталамусі та стовбурі мозку. По-друге, ми виявили, що активність mPFC під час швидкого сну також регулює фазовий швидкий сон, підстадію швидкого сну, що характеризується швидкими рухами очей».

Недавні відкриття, зібрані Вебером та його командою, окреслюють нейронний ланцюг, що включає кору головного мозку та гіпоталамус, який, здається, регулює швидкий сон. Оскільки дисрегуляція активності нейронів PFC і порушення сну були пов’язані з психічними розладами, їхні висновки також можуть мати клінічні наслідки.

Наприклад, минулі дослідження виявили, що вентромедіальна префронтальна кора, яка виконує ту ж роль, що й mPFC миші в мозку людини, гіперактивована у людей з діагнозом депресія. Оскільки команда виявила, що більша активність нейронів mPFC збільшує кількість швидких рухів очей під час сну мишей, їхні висновки можуть, серед іншого, сприяти розробці методів виявлення та кращого розуміння депресії з використанням фаз швидкого сну.

«Ми виявили, що активація mPFC збільшила кількість швидких рухів очей (під час швидкого сну), тоді як інгібування mPFC мало протилежний ефект», — додав Вебер. «Таким чином, загальна активність mPFC може корелювати з кількістю швидких рухів очей під час швидкого сну. Іншими словами, спостереження за швидкими рухами очей може служити вікном в активність префронтальної кори та може надати інформацію про потенційні аномалії у свою діяльність».

ДЖЕРЕЛО: https://medicalxpress.com/