健康和医学

揭示睡眠在记忆整合中的作用

人一生中平均有三分之一的时间在睡觉,睡眠对身心健康都至关重要。然而,科学家仍然对这种奇怪状态的许多细节和机制一无所知。美国密西西比大学医学中心的助理教授Harry Pantazopoulos进行了一项新的研究,研究围绕神经网络在睡眠中巩固记忆的重要性,对情绪和记忆障碍的治疗具有启示意义。

神经根学家长期以来,睡眠剥夺可能导致一系列心理和身体问题,最终死亡。每个非科学家都通过经验来实现这一学位;只有一晚睡眠会导致灵气,忘记,缺乏浓度和心情不好。

Harry Pantazopoulos博士是密西西比大学杰克逊医学中心神经生物学和解剖科学系的助理教授。他的研究专注于昼夜节律中断的影响(大约24小时循环)和脑疾病中脑疾病的作用。在他最近的研究中,他检查了睡眠期间内存整合在内存整合中的危险网的重要性,有影响来治疗情绪和记忆障碍。

PERINEURONY网和可塑性
神经周网(PNNs)是在某些脑细胞周围形成的一种结构,它形成了一个两端都有小开口的包膜。意大利生物学家卡米洛·高尔基(Camillo Golgi)在1898年发表的一篇关于神经元结构的论文中,首次将它们描述为“微妙的覆盖物”。人们曾经认为,这些覆盖物只是简单的结构,就像鼻子里的软骨一样,但最近的研究表明,它们在大脑中发挥着许多重要作用。

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孩子没有完全形成的pnns;该结构开始于快速发展期间出现后形成,标志着这个“关键时期”的结束并限制大脑的可塑性(改变能力)。一旦形成,它们可以固定脑细胞之间的连接,调节突触处的功能(连接神经细胞之间的结),并使新连接更难形成,支持更稳定的神经元网络。虽然比孩子的少于那种,但成年大脑仍然保留了一种可塑性,并且最近的研究表明,在学习期间修改了PNN,高度环境刺激的时期,以允许形成新的突触。PNN还促进在一些脑细胞中快速烧制,允许这些神经元生成内存处理所需的脑波。

睡觉,pnns和记忆
当我们入睡时,我们的脑波的模式变化。睡眠仍然是神经内科的相对较差的领域,但它被认为睡眠在信息处理中发挥着重要作用。被称为睡眠主轴的神经活动的爆发是非快速眼球运动(NREM)睡眠的特征,并且被认为参与睡眠相关的功能,包括感官加工和长期记忆合并。在睡眠期间,脑波在脑细胞之间重组和整理联系,以加强相关的记忆。这种重组的确切机制,如睡眠中涉及的许多机制,仍然是一个神秘的东西。

周围神经网(PNNs)形成于某些脑细胞周围,并在突触(神经细胞之间的连接)上调节功能。

Pantazopoulos教授的最新学习与他的合作师Barbara Gisabella博士,经验丰富的睡眠和记忆研究员展示了PNNS不是他们曾经被认为是刚性的结构;他们的成分在睡眠期间发生变化。在鼠标和人脑样本中观察到这种转变,从与睡眠相关的区域和情绪记忆的加工中取出。通过在睡眠期间减弱,PNN可以允许重新装入形成新突触和加强记忆所需的神经元之间的连接。该发现支持PNN参与内存整合过程和脑连接的调节的理论。

分解故障
pnn不能削弱自己;这一过程被认为是由一种叫做组织蛋白酶- s的分子诱导的,至少是部分诱导的。组织蛋白酶- s是一种蛋白酶,一种催化蛋白质分解的酶。它主要由小胶质细胞产生,小胶质细胞是一种免疫细胞,占大脑细胞的15%,是中枢神经系统的主要免疫防御系统。除了吞噬受损的神经元和感染因子,Pantazopoulos教授和他的同事们还发现,组织蛋白酶- s参与了睡眠期间PNNs的减弱。pnn是高度复杂的结构,不太可能在24小时内完全降解和重建,但睡眠期间其特征的轻微减弱和微小变化可能足以让突触重组和记忆巩固。

该团队的最新研究表明,pnn并不像人们曾经认为的那样是刚性结构;他们的成分在睡眠期间发生变化。

研究pnns的作用
Pantazopoulos教授和他的同事们开始测试PNN的组成与昼夜节律相关的假设——也就是说,在某种程度上,PNN的组成与身体内部的“时钟”或内部节律有关,而不是与光线水平等外部因素有关。鉴于PNN和睡眠之间的理论联系,他们还研究了睡眠剥夺对PNN密度的影响。

研究人员首次证明,PNN的组成在一天中是不同的,根据人类的昼(光相关)节奏和啮齿动物的昼和昼夜(内部)节奏。组织蛋白酶- s的水平在睡眠时较高,导致标记的PNNs密度较低,反之亦然。pnn远非刚性结构实体,而是动态的,对内部和外部条件都有响应。在光照12小时和黑暗12小时的循环环境中,小鼠的pnn有节奏地上升和下降。它们也在持续黑暗的老鼠身上有节奏地循环,这支持了以下观点:啮齿类动物大脑中PNN的变化反映了大脑的分子时钟,而不仅仅是对光-暗周期的反应。

在正常睡眠时间内剥夺睡眠的小鼠并未经历PNN密度的通常降低。如果没有这种突触可塑性的增加,睡眠剥夺的小鼠的内存整合能力降低,忘记了最近的可怕体验。恐惧学习对于动物在野外的生存至关重要,因为它有助于他们避免将来的危害,因此忘记可怕的刺激潜在危险。

对人类来说,记忆巩固的中断可能并不总是生死攸关的,但它确实会对学习和长期记忆产生影响。有一个领域,巩固恐惧记忆能力的降低可能实际上是有益的:创伤后应激障碍(PTSD)的治疗。创伤后应激障碍患者经常经历强烈的焦虑和压倒性的闪回——有人建议,在创伤事件后不久控制睡眠剥夺是一种将由此产生的恐惧记忆的强度最小化的方法。

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对脑病的影响
这项研究中研究的大脑区域涉及情绪记忆的处理,因此与其他几种精神疾病有关。研究表明PNNs与多种大脑疾病有关,包括双相情感障碍和精神分裂症。精神分裂症的典型特征是记忆处理能力下降和睡眠障碍等大脑功能障碍的迹象,睡眠研究表明,患有这种精神疾病的人睡眠纺锤波比平均水平更少。

Pantazopoulos教授和他的合作者Sabina Berretta博士是第一个证明精神分裂症患者PNNs减少的人。这表明PNN节律的破坏可能改变大脑的可塑性,导致突触的形成减少。潘塔佐波洛斯教授希望,对睡眠中记忆增强的过程和PNNs的作用有更好的理解,这可能有助于开发新的治疗这些疾病的方法,帮助改善患者的睡眠和记忆处理。

个人反应

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虽然已经怀疑睡眠对于整体健康和记忆很重要,但睡眠的功能和控制这些功能的生物过程仍然是一个黑匣子。然而,最近的几个进展已经阐述了这一点,例如托尼尼博士和Cirelli博士建立假设的特殊作品,因为睡眠对于减少在白天积累的神经元连接是重要的,以便使脑加工更有效以及Nadergaard博士最近发现脑血管系统,显示睡眠允许从大脑中清除废物。我相信我们将在不久的将来继续在这一领域看到一些非常重要的进展。

此功能文章是通过批准的研究团队特色而创建的。这是一个协作的生产,由特色辅助,全球分销提供支持。

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