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Gli studi avanzano la comprensione della disconnessione sensitiva durante sonno e l'anestesia

Durante il sonno e nell'ambito dell'anestesia, rispondiamo raramente a tali stimoli esterni come i suoni anche se i nostri cervelli rimangono altamente attivi.

Ora, una serie di nuovi studi dai ricercatori alla facoltà del Sackler dell'università di Tel Aviv di medicina ed al banco di Sagol della neuroscienza trova, tra altre scoperte importanti, che la noradrenalina, un neurotrasmettitore secernuto in risposta allo sforzo, bugie al centro della nostra abilità “chiusa„ le nostre risposte sensitive e dorme bene.

“In questi studi, abbiamo utilizzato approcci differenti e novelli per studiare la filtrazione delle informazioni sensitive durante sonno ed i meccanismi del cervello che determinano quando ci svegliamo in risposta agli eventi esterni,„ spiegano prof. Yuval Nir, che piombo la ricerca per i tre studi.

Il primo studio, pubblicato nel giornale della neuroscienza il 1° aprile e piombo dallo studente di laurea Yaniv Sela di tau, mette in dubbio l'idea comunemente accettata che il talamo -- una stazione di relè importante per i segnali sensoriali nel cervello -- è responsabile del blocco della trasmissione dei segnali alla corteccia cerebrale.

“L'arresto del portone thalamic non è compatibile con i nostri risultati,„ dice Sela di cui lo studio confronta come i neuroni nelle regioni differenti del cervello rispondono ai suoni semplici e complessi mentre addormentati o svegli.

Facendo uso del ratto modella, ha trovato che le risposte dei neuroni nella corteccia uditiva erano simili quando i roditori erano svegli o addormentati. Ma quando ha esaminato la corteccia perirhinal, relativo alle associazioni coscienti complesse di memoria e di percezione, ha trovato che i neuroni hanno mostrato le risposte molto più deboli durante il sonno.

“L'analisi di base del suono rimane durante il sonno, ma il cervello di sonno ha difficoltà creare un'impressione cosciente dello stimolo,„ Sela aggiunge. “

Inoltre, mentre abbiamo trovato che l'iniziale e le risposte veloci sono conservate nel sonno, quelli che accadono più successivamente e richiedono la comunicazione fra le regioni differenti nella corteccia notevolmente sono interrotti.„

Il secondo studio, pubblicato l'8 aprile negli avanzamenti di scienza, trova che il locus coeruleus, una regione minuscola del tronco cerebrale e la sorgente principale delle secrezioni nel cervello, giochi della noradrenalina un ruolo centrale nella nostra capacità di disconnettere dall'ambiente durante il sonno.

Piombo dallo studente di laurea Hanna Hayat di tau al laboratorio di prof. Nir, la ricerca è stata condotta in collaborazione con prof. Tony Pickering dell'università di Bristol, prof. Ofer Yizhar dell'istituto di Weizmann e prof. Eric Kremer PF l'università di Montpellier.

La capacità di disconnettere dall'ambiente, in un modo reversibile, è una funzionalità centrale di sonno, i nostri risultati chiaramente indica che il sistema della noradrenalina del locus coeruleus svolge un ruolo cruciale in questa disconnessione tenendo molto un a basso livello di attività durante il sonno.„

Hanna Hayat, studente di laurea, università di Tel Aviv

Ai fini della ricerca, gli scienziati hanno usato i modelli del ratto per determinare il livello di attività del locus coeruleus durante il sonno e che i suoni, all'occorrenza, sarebbero stati responsabili dello svegliare i roditori.

Hanno trovato che i livelli di variazione dei ratti di attività del locus coeruleus predicono esattamente se gli animali si svegliassero in risposta ai suoni.

Il gruppo poi ha fatto tacere l'attività del locus coeruleus con il optogenetics, che i cablaggi si accendono per gestire l'attività di un neurone e trovare che i ratti non si sono svegliati prontamente in risposta al suono.

“Quando abbiamo aumentato l'attività della noradrenalina del locus coeruleus mentre un suono giocato nei precedenti, i ratti ha svegliato più frequentemente nella risposta, ma quando abbiamo fatto diminuire l'attività del locus coeruleus ed abbiamo giocato lo stesso suono nei precedenti, i ratti hanno svegliato soltanto raramente,„ dice Hayat.

“Così possiamo dire che abbiamo identificato “un quadrante potente„ quel comandi la profondità di sonno malgrado gli stimoli esterni.„

“D'importanza, i nostri risultati suggeriscono che hyperarousal in alcune persone che dormono leggermente, o durante i periodi di sforzo, forse un risultato di attività continuata della noradrenalina durante il sonno quando ci dovrebbe soltanto essere l'attività minima.„

Il terzo studio, pubblicato il 12 maggio negli atti dell'Accademia nazionale delle scienze (PNAS), piombo insieme dal Dott. Aaron Krom del centro medico ebraico di Hadassah e lo studente di laurea Amit Marmelshtein dello studente di laurea di tau di tau, mette a fuoco sulla nostra risposta all'anestesia e trova che l'effetto più significativo della perdita-de-coscienza è la rottura della comunicazione fra le regioni corticali differenti.

Lo studio era la frutta di una collaborazione fra prof. Nir, prof. Itzhak Fried ed il Dott. Ido Strauss della facoltà del Sackler della tau di medicina e del centro medico di Tel Aviv Sourasky e di un gruppo all'università di Bonn.

“Malgrado l'uso sistematico dell'anestesia nella medicina, ancora non capiamo come l'anestesia piombo a perdita di coscienza; ciò è considerata una questione aperta importante nella ricerca biomedica,„ spiega il Dott. Krom.

Per la ricerca, gli scienziati hanno registrato l'attività di cervello dei pazienti dell'epilessia che precedentemente avevano indicato poco a nessuna risposta agli interventi della droga. I pazienti sono stati ospedalizzati per una settimana e sono stati impiantati con gli elettrodi per segnare dove con esattezza nel cervello i loro attacchi sono nato.

Poi sono stati anestetizzati per la rimozione dei loro elettrodi e la loro attività del neurone ha registrato mentre hanno ascoltato i suoni tramite le cuffie.

Sono state chieste per eseguire un compito finché non perdessero conoscenza, che permettesse che i ricercatori esaminassero come la loro attività di cervello è cambiato, giù ai diversi neuroni, in risposta ai suoni al momento stesso hanno perso conoscenza.

“Abbiamo trovato che la perdita-de-coscienza ha interrotto la comunicazione fra le regioni corticali tali quello sonda le risposte avviate nella corteccia uditiva primaria, ma non riuscito a determinare attendibilmente le risposte in altre regioni della corteccia,„ che aggiunge Marmelshtein.

“Questo è il primo studio per esaminare come l'anestesia e la perdita di coscienza pregiudicano le risposte sensitive ad una risoluzione di diversi neuroni in esseri umani.„

“Speriamo che i nostri risultati guidino la ricerca futura come pure tentativi di migliorare l'anestesia e sviluppare gli strumenti che possono riflettere il livello di coscienza nell'anestesia ed in altri stati della coscienza alterata quali gli stati vegetativi e la demenza severa.„

“Questi studi avanzano la nostra comprensione della disconnessione sensitiva durante il sonno e l'anestesia,„ conclude prof. Nir. “I disturbi del sonno sono un'emissione di salubrità importante e sono frequenti nell'invecchiamento come pure nei disordini neurologici e psichiatrici.„

“È importante da provare se i nostri risultati ai livelli varianti della noradrenalina possono spiegare hyperarousal che caratterizza i termini quali i disordini di ansia e PTSD ed in caso affermativo costruire su questi risultati per mettere a punto i metodi novelli per migliorare qualità di sonno.„

Source:
Journal reference:

Krom, A.J., et al. (2020) Anesthesia-induced loss of consciousness disrupts auditory responses beyond primary cortex. Proceedings of National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.1917251117.