Tóm tắt: Trong nửa đầu của giấc ngủ, não tích cực làm suy yếu các kết nối synap được hình thành trong quá trình thức, hỗ trợ Giả thuyết cân bằng nội môi Synaptic về mục đích của giấc ngủ. Phát hiện này cho thấy giấc ngủ đóng vai trò như một thiết lập lại quan trọng chuẩn bị cho não học tập mới bằng cách giảm sức mạnh khớp thần kinh.

Các nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng sự suy yếu khớp thần kinh chủ yếu xảy ra trong nửa đầu của đêm, phù hợp với đỉnh điểm của hoạt động sóng chậm, trong khi chức năng của nửa sau vẫn chưa được hiểu rõ. Cái nhìn sâu sắc này về vai trò của giấc ngủ trong điều chế synap có thể có ý nghĩa để hiểu giấc ngủ của con người và các chức năng thiết yếu của nó đối với sức khỏe não bộ.

Thông tin chính:

1. Suy yếu synap trong khi ngủ: Nghiên cứu chứng minh rằng não làm giảm các kết nối synap chủ yếu trong nửa đầu của giấc ngủ, cho thấy một cơ chế thiết lập lại chuẩn bị cho việc học mới vào ngày hôm sau.
2. Vai trò của áp lực giấc ngủ: Mức độ suy yếu khớp thần kinh phụ thuộc vào áp lực giấc ngủ tích lũy; Áp lực giấc ngủ cao hơn dẫn đến giảm synap đáng kể hơn.
3. Ý nghĩa đối với giấc ngủ ngắn: Các phát hiện cho thấy những giấc ngủ ngắn hơn trong ngày, khi áp lực giấc ngủ thấp hơn, có thể không mang lại lợi ích suy yếu khớp thần kinh giống như giấc ngủ về đêm.

Nguồn: UCL

Trong khi ngủ, não làm suy yếu các kết nối mới giữa các tế bào thần kinh đã được rèn giũa trong khi thức – nhưng chỉ trong nửa đầu của giấc ngủ đêm, theo một nghiên cứu mới trên cá của các nhà khoa học UCL.

Các nhà nghiên cứu cho biết phát hiện của họ, được công bố trên tạp chí Nature, cung cấp cái nhìn sâu sắc về vai trò của giấc ngủ, nhưng vẫn để lại một câu hỏi mở xung quanh chức năng của nửa sau của giấc ngủ đêm.

Các nhà nghiên cứu cho biết nghiên cứu này ủng hộ Giả thuyết cân bằng nội môi Synaptic, một lý thuyết quan trọng về mục đích của giấc ngủ đề xuất rằng giấc ngủ hoạt động như một thiết lập lại cho não.

Tác giả chính, Giáo sư Jason Rihel (UCL Cell &; Developmental Biology) cho biết: “Khi chúng ta thức, các kết nối giữa các tế bào não trở nên mạnh mẽ và phức tạp hơn. Nếu hoạt động này tiếp tục không suy giảm, nó sẽ không bền vững về mặt năng lượng. Quá nhiều kết nối hoạt động giữa các tế bào não có thể ngăn cản các kết nối mới được thực hiện vào ngày hôm sau.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã sử dụng cá ngựa vằn mờ quang học, với các gen cho phép các khớp thần kinh (cấu trúc giao tiếp giữa các tế bào não) dễ dàng chụp ảnh. Nhóm nghiên cứu đã theo dõi cá qua nhiều chu kỳ ngủ-thức.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các tế bào não đạt được nhiều kết nối hơn trong giờ thức dậy, và sau đó mất chúng trong khi ngủ.

Họ phát hiện ra rằng điều này phụ thuộc vào áp lực giấc ngủ (nhu cầu ngủ) mà con vật đã tích tụ trước khi được phép nghỉ ngơi; Nếu các nhà khoa học không cho cá ngủ thêm vài giờ, các kết nối tiếp tục tăng lên cho đến khi con vật có thể ngủ.

Giáo sư Rihel nói thêm: “Nếu các mô hình chúng tôi quan sát được đúng ở người, phát hiện của chúng tôi cho thấy việc tu sửa các khớp thần kinh này có thể kém hiệu quả hơn trong một giấc ngủ ngắn giữa ngày, khi áp lực giấc ngủ vẫn còn thấp, thay vì vào ban đêm, khi chúng ta thực sự cần ngủ.”

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng sự sắp xếp lại các kết nối giữa các tế bào thần kinh chủ yếu xảy ra trong nửa đầu giấc ngủ hàng đêm của động vật. Điều này phản ánh mô hình hoạt động sóng chậm, là một phần của chu kỳ giấc ngủ mạnh nhất vào đầu đêm.

Tác giả đầu tiên, Tiến sĩ Anya Suppermpool (UCL Cell &; Developmental Biology và UCL Ear Institute) cho biết: “Phát hiện của chúng tôi tăng thêm sức nặng cho lý thuyết rằng giấc ngủ phục vụ để làm giảm các kết nối trong não, chuẩn bị cho việc học tập nhiều hơn và kết nối mới một lần nữa vào ngày hôm sau. Nhưng nghiên cứu của chúng tôi không cho chúng tôi biết bất cứ điều gì về những gì xảy ra trong nửa sau của đêm.

“Có những giả thuyết khác xung quanh giấc ngủ là thời gian để loại bỏ chất thải trong não, hoặc sửa chữa cho các tế bào bị hư hỏng – có lẽ các chức năng khác sẽ hoạt động trong nửa sau của đêm.”

Tác giả: Lane Chris
Nguồn: UCL
Sự tiếp xúc: Chris Lane – UCL
Hình ảnh: Hình ảnh được ghi có cho Tin tức khoa học thần kinh

Nghiên cứu ban đầu: Truy cập mở.
“Áp lực giấc ngủ điều chỉnh số khớp thần kinh đơn ở cá ngựa vằn” của Jason Rihel et al. Nature

Trừu tượng

Áp lực giấc ngủ điều chỉnh số khớp thần kinh đơn ở cá ngựa vằn

Giấc ngủ là một hành vi gần như phổ biến với các chức năng không rõ ràng. Giả thuyết cân bằng nội môi synap đề xuất rằng giấc ngủ là cần thiết để chuẩn hóa lại sự gia tăng số lượng và sức mạnh khớp thần kinh xảy ra trong quá trình thức.

Một số nghiên cứu kiểm tra quần thể tế bào thần kinh lớn hoặc các mảng nhỏ của đuôi gai đã tìm thấy bằng chứng phù hợp với giả thuyết cân bằng nội môi khớp thần kinh, nhưng liệu giấc ngủ chỉ hoạt động như một trạng thái cho phép hay tích cực thúc đẩy điều hòa synap ở quy mô của toàn bộ tế bào thần kinh là không rõ ràng.

Ở đây, bằng cách liên tục chụp ảnh tất cả các khớp thần kinh kích thích trên các tế bào thần kinh đơn lẻ qua trạng thái ngủ-thức của ấu trùng cá ngựa vằn, chúng tôi chỉ ra rằng các khớp thần kinh thu được trong thời gian thức dậy (tự phát hoặc bắt buộc) và bị mất trong khi ngủ theo cách phụ thuộc vào tế bào thần kinh.

Ngược lại, giấc ngủ gây ra về mặt dược lý trong thời gian áp lực giấc ngủ thấp là không đủ để kích hoạt mất khớp thần kinh trừ khi nồng độ adenosine được tăng lên trong khi giai điệu noradrenergic bị ức chế.

Chúng tôi kết luận rằng mất khớp thần kinh phụ thuộc vào giấc ngủ được điều chỉnh bởi áp lực giấc ngủ ở cấp độ của tế bào thần kinh đơn và không phải tất cả các giai đoạn ngủ đều có khả năng hoàn thành các chức năng của cân bằng nội môi khớp thần kinh.

Theo: Sleep’s First Half Crucial for Brain Reset – Neuroscience News