Открытие механизма глубокого сна через синаптические связи
В ходе исследования было обнаружено, что сильные синаптические связи между нейронами мозга способствуют более глубокому сну. Используя молекулярный инструмент SYNCit-K, учёные смогли увеличить силу синапсов в префронтальной коре мозга мышей, что вызвало сон и подтвердило прогнозы математической модели активности мозга.
Влияние синаптических связей на качество сна
Подавление этих связей предотвращало глубокий сон, а восстановление нормального сна приводило к восстановлению силы синапсов. Эти результаты предоставляют новое понимание механизмов регуляции сна в мозге и могут стать основой для разработки новых методов лечения для улучшения качества сна.
Гомеостатическая регуляция сна и её механизмы
Обычно недостаток сна приводит к более продолжительному и глубокому сну, поддерживая общее количество и качество сна через гомеостатическую регуляцию. Однако механизмы, с помощью которых мозг контролирует гомеостаз сна, остаются неясными.
Разработка молекулярного инструмента для изучения сна
Для изучения этих механизмов исследователи сосредоточились на синаптических связях между нейронами. Они разработали новый молекулярный инструмент SYNCit-K, который увеличивает силу синапсов, и модель EIN (возбуждающе-тормозящая нейрональная сеть), которая представляет собой математическую основу, предсказывающую взаимосвязь между силой синапсов и активностью мозга.
Экспериментальное подтверждение модели EIN
Применение SYNCit-K к лобной коре мышей вызывало сон, в то время как ингибирование синаптического усиления предотвращало индукцию глубокого сна. Повышенная синаптическая сила в префронтальной коре возвращалась к нормальному уровню после последующего сна. Эти результаты согласуются с прогнозами модели EIN, объясняя, как увеличение синаптических связей в мозге вызывает сон.
Перспективы разработки новых терапевтических подходов
Понимание роли синаптической силы в гомеостазе сна открывает перспективы для разработки новых терапевтических подходов для улучшения качества сна. Более того, расширение применения SYNCit-K и модели EIN может способствовать лучшему пониманию функций мозга и вычислительных теорий, лежащих в основе сна.
Литература
“Prefrontal synaptic regulation of homeostatic sleep pressure revealed via synaptic chemogenetics” by Shoi Shi et al. Science
