Spící mouchy, které stále dokážou uniknout, vrhá světlo na inhibiční neuronální sítě

Také mouchy potřebují spánek. Aby však mohli reagovat na nebezpečí, nesmí však zcela postupně vyřadit životní prostředí. Vědci z Charité – Universitätsmezin Berlin nyní dešifrovali, jak mozek zvířete tento stav produkuje. Jako oni popsat v časopise PřírodaBěhem spánku rytmicky filtruje mozkový mozek fly, takže silné vizuální podněty mohou zvíře stále probudit.

Období odpočinku a spánku jsou zásadní – pravděpodobně pro všechna zvířata.

„Spánek je nezbytný pro fyzickou regeneraci a u lidí a mnoha zvířat je také zásadní pro tvorbu paměti,“ vysvětluje prof. David Owald, vědec z neurofyziologie Charité a vůdce nedávno publikované studie. Dříve nebylo jasné, jak organismus dostatečně snižuje jeho reakci na podněty, aby byl schopen regenerovat, a přitom zůstal dostatečně ostražitý, aby reagoval na vnější nebezpečí.

Tým vedený Owaldem nyní tuto otázku zkoumal pomocí modelového organismu Drosophila. Kvůli jejich malým mozkům, tyto dva a půl milimetrové hmyzy, běžně známé jako ovocné mouchyjsou velmi vhodné pro studium neurologických procesů.

„Zjistili jsme, že mozek mušek jemně atenturuje aktivující a inhibiční sítě během spánku,“ říká Owald. „Tím se vytváří filtr, který účinně potlačuje vizuální podněty, zatímco zvláště silné podněty mohou projít. Stav je srovnatelný s oknem: Návrh – jinými slovy, přenos podnětů – je přerušen, ale silný poryv větru může otevřít okno a také silný stimul může probudit zvíře nahoru.“

Inhibiční neuronální síť překrývá aktivaci

Podle studie se mouchy unavují večer, po dlouhém období bdělosti a po rytmu vnitřních hodin. Pomalé, synchronní elektrické vlny-takzvané pomalé vlny-jsou generovány ve dvou různých mozkových sítích, které spojují vizuální podněty oblasti mozku Požadováno pro navigaci – jeden aktivuje a druhý inhibuje odpověď na vizuální podněty.

„Pokud jsou obě sítě aktivní současně, vyhrává inhibiční síť a zpracování podnětů je blokováno,“ vysvětluje Dr. Davide Raccuglia, první autor studie, z institutu neurofyziologie v Charité. „Takže moucha jemně postupně postupně postupuje a je schopna usnout.“

Abychom se však probudili, musí být možné prolomit tento spánkový filtr.

„Věříme, že to umožňuje rytmické fluktuace elektrických vln,“ uvádí Raccuglia.

Je to proto, že pomalé vlny jsou způsobeny skutečností, že elektrické napětí nervových buněk osciluje nahoru a dolů jednou za sekundu.

„Je možné, že když je napětí vysoké, je krátká doba, během kterého mohou informace projít spánkovým filtrem,“ dodává Dr. Raquel Suaréz-Grimalt, který je spoluvěřetelem studie. Provedla práci na neurofyziologickém institutu v Charité a nyní pracuje ve Freie Universität Berlin

„Během tohoto období, silné Vizuální podněty mohl v jistém smyslu překonat jemnou dominanci inhibiční mozkové sítě, otevírat okno, takže moucha reaguje. “

Jako mouchy, jako lidé?

Podle vědců vytvářejí pomalé vlny okna, kterým by intenzivní podněty mohly probudit spící mouchu. Spánek u lidí je také charakterizován pomalými vlnami. Je možné, že naše mozek vyrovnává období odpočinku a pozornosti podle stejného principu?

„U lidí víme o struktuře v mozku, která filtruje informace o stimulu a je zapojeno do formování oscilační aktivity – což je thalamus,“ říká Owald. „V důsledku toho by zde mohly být paralely s procesy v mozku mouchy, takže by to mohlo odrážet univerzální princip spát. K tomu však bude vyžadováno další vyšetřování. “