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Lo studio di UW offre la prova visiva di come le sinapsi del cervello si restringono durante il sonno

Le maschere notevoli del microscopio elettronico dall'interno dei cervelli dei mouse suggeriscono che cosa accade nel nostro proprio cervello ogni giorno: Le nostre sinapsi - le giunzioni fra le cellule nervose - si sviluppano forti e grandi durante lo stimolo del giorno, quindi si restringono da quasi 20 per cento mentre dormiamo, creanti la stanza per la più crescita ed imparanti il giorno successivo.

Il progetto di ricerca quadriennale pubblicato oggi nella scienza offre una prova visiva diretta “dell'ipotesi sinaptica di omeostasi„ (TIMIDA) proposta da DRS. Chiara Cirelli e Giulio Tononi del Wisconsin concentrano per sonno e la coscienza.

Questa ipotesi sostiene che il sonno è il prezzo che paghiamo i cervelli che possono di plastica e continuare imparare le nuove cose.

Quando una sinapsi è attivata ripetutamente durante il risveglio, si sviluppa nella resistenza e questa crescita è creduta per essere importante per l'apprendimento e la memoria. Secondo TIMIDO, tuttavia, questa crescita deve essere saldata per evitare la saturazione delle sinapsi e l'obliterazione della segnalazione e delle memorie neurali. Il sonno è creduto per essere il migliore momento per questo trattamento di rinormalizzazione, da una volta addormentati prestiamo molto meno attenzione al mondo esterno ed è esente dal “qui ed ora.„

Quando le sinapsi si rafforzano e più efficace egualmente diventano più grandi e si restringono per contro quando si indeboliscono. Quindi, Cirelli e Tononi ragione per cui una prova diretta di TIMIDO era di determinare se la dimensione delle sinapsi cambia fra sonno ed il risveglio. Per agire in tal modo, hanno usato un metodo con risoluzione spaziale estremamente alta chiamata microscopia elettronica 3-D di scansione seriale.

La ricerca stessa era un'impresa massiccia, con molti specialisti della ricerca che lavorano per quattro anni per fotografare, ricostruire ed analizzare due aree della corteccia cerebrale nel cervello del mouse. Potevano ricostruire 6.920 sinapsi e misurare la loro dimensione.

Il gruppo non ha saputo deliberatamente se stavano analizzando le cellule cerebrali di un ben-riposato mouse o che erano stati svegli. Quando definitivo “hanno rotto il codice„ ed hanno correlato le misure con la quantità di sonno che i mouse hanno avuti durante le sei - otto ore prima che l'immagine sia catturata, hanno trovato che alcune ore di sonno piombo in media ad una diminuzione di 18 per cento nella dimensione delle sinapsi. Questi cambiamenti si sono presentati in entrambe le aree della corteccia cerebrale ed erano proporzionali alla dimensione delle sinapsi.

La operazione di disgaggio si è presentata in circa 80 per cento delle sinapsi ma ha risparmiato quei più grandi, che potessero essere associati con le tracce di memoria più stabili.

“Questo mostra, nei termini ultrastrutturali inequivocabili, che il bilanciamento della dimensione e della resistenza sinaptiche è turbato dal risveglio ed è riparato da sonno,„ Cirelli dice. “È notevole che la vasta maggioranza delle sinapsi nella corteccia subisce così grande cambiamento nella dimensione durante appena alcune ore del risveglio e dorme.

Tononi aggiunge, “estrapolando dai mouse agli esseri umani, la nostra media di risultati che trilioni di ogni notte delle sinapsi in nostra corteccia potrebbero ottenere più esili da quasi 20 per cento.„

Lo studio è stato pubblicato oggi nella scienza con la ricerca dal laboratorio del Dott. Richard Huganir alla Johns Hopkins University a Baltimora. Questo studio, facendo uso dei metodi biochimici e molecolari, conferma la previsione TIMIDA che le sinapsi subiscono un trattamento di ridurre durante il sonno ed identifica i geni importanti per questo trattamento.