کشف مرکزکنترلي واحد برای خواب و بیداری در مغز

کشف مرکزکنترلي واحد برای خواب و بیداری در مغز

تا به امروز، تصور می‌شد که مناطق مختلفی از مغز برای کنترل خواب و بیداری مورد نیاز هستند. اکنون دانشمندان علوم اعصاب دانشگاه برن مرکز کنترل واحدی را برای چرخه‌ی خواب و بیداری در مغز انسان شناسایی کرده‌اند. این یافته‌ها به یافتن درمان‌های جدید برای برطرف کردن مشکل بیخوابی کمک می‌کنند.

ما هر شب چند ساعتی می‌خوابیم و هر روز صبح بیدار می‌شویم تا زندگی خودمان را از سر بگیریم. چگونه مدارهای مغز این چرخه‌ی خواب و بیداری را کنترل می‌کنند، هنوز یک معما است. خواب ما به دو مرحله تقسیم می‌شود؛ خواب بدون حرکات سریع چشم (NREM) و خواب REM (و یا پارادوکسیکال) که اکثر رویاهای ما در طی آن رخ می‌دهند. مدارهای مهم مغز دخیل در خواب با استفاده از هر دو شواهد تجربی و بالینی شناسایی شده‌اند، اما مکانیسم‌های زیربنایی دقیق آن، مانند شروع، تداوم و پایان خواب و رویابینی، هنوز به خوبی شناخته شده نیستند.

الکتروانسفالوگرام (EEG) نشان می‌دهد که وقتی به خواب می‌رویم، مغز ما نوسانات ریتمیک را که “امواج آهسته” نامیده می‌شوند، تولید می‌کند. این امواج برای نگه‌داشتن خواب و بهبودی ما بعد از یک روز کامل فعالیت ذهنی و جسمی مهم هستند. فرضیه‌ی رایج این است که این امواج آهسته در قشر مغز؛ قسمت فوقانی مغز درست زیر سطح جمجمه تولید می‌شوند. برعکس، به نظر می‌رسید که بیداری ناشی از فعالیت “مراکز بیداری” در قسمت پایین مغز، از جمله ساقه‌ی مغز است که مستقیما نئوکورتکس (neocortex) را فعال می‌کند. نئوکورتکس بخشی از مغز پستانداران است که در عملکردهای مراتب بالاتر مغز از جمله ادراکات حسی، شناخت و تولید دستورات حرکتی نقش دارد.

دانشمندان علوم اعصاب دانشگاه برن، گروه تحقیقات بیولوژیکی پزشکی (DBMR)، و گروه مغز و اعصاب بیمارستان دانشگاه برن، متوجه شدند که نورون‌های تالاموس، یک هاب مرکزی مغز، خواب و همچنین بیداری را کنترل می‌کنند. تالاموس به تقریبا تمام بخش‌های دیگر مغز متصل است و از عملکردها‌ی مهم مغز ازجمله توجه، ادراکات حسی، شناخت و آگاهی حمایت می‌کند.

روشن و خاموش شدن خواب

محققان به رهبری پروفسور دکتر آنتوان آدماتیندیس کشف کردند که جمعیت کوچکی از این نورون‌های تالاموس. با تولید امواج آرام خواب، و همچنین بیداری، بسته به فعالیت الکتریکی آنها، دارای نقش کنترل دوگانه بر روی خواب و بیداری هستند. این گروه تحقیقاتی از تکنیکی به نام اپتوژنتیک (optogenetics) استفاده کردند. در این روش از پالس‌های نوری برای کنترل دقیق فعالیت نورون‌های تالاموس موش استفاده می‌شود. هنگامی که محققان نورون‌های تالاموس را با محرک‌های منظم طولانی مدت فعال کردند، حیوانات بیدار ماندند، اما هنگامی که آنها را با محرک‌های ریتمیک آهسته فعال کردند، موش‌ها خواب عمیق و آرام‌تری را تجربه کردند.

اولین بار است که منطقه‌ای از مغز پیدا شده است که هر دو عملکرد خواب و بیدار را کنترل می‌کند. دکتر توماس گنت، نویسنده‌ی اصلی این مطالعه می‌گوید: “جالب توجه است که، ما همچنین توانستیم نشان دهیم که سرکوب فعالیت‌ نورون‌های تالاموس، بازیابی خواب از دست رفته را مختل می‌کند، و این نشان می‌دهد که این نورون‌ها پس از بیدار ماندن به مدت طولانی، نقش مهمی در یک خواب آرام دارند.” این نشان می‌دهد که تالاموس یک بازیکن کلیدی در خواب و بیداری است.

این مطالعه در مجله Nature Neuroscience منتشر شده است.

دستیابی به داروهای خواب

یافته‌های این مطالعه در دنیای مدرن بسیار حائز اهمیت هستند، جایی که جمعیت فعال حدود 20 درصد کمتر از افراد 50 سال پیش می‌خوابند، و از اختلالات خواب مزمن رنج می‌برند. مردم اغلب در ساعات‌ نامنظمی کار می‌کنند، و به ندرت فرصت جبران خواب‌های از دست رفته را دارند. خواب ضعیف به طور فزاینده‌ای با بسیاری از بیماری‌های روانی همراه است و سیستم ایمنی بدن را تضعیف می‌کند. پروفسور آنتوان ادامات دیز می‌گوید: “ما بر این باوریم که کشف مکانیزم‌های کنترل نورون‌های تالاموس در طول خواب و بیداری، کلید یافتن روش‌های درمانی جدید خواب در جامعه‌ای خواهد بود که به طور فزاینده‌ با چالش بی‌خوابی مواجه است.

کاوش بیشتر: یافته‌های جدید توضیح می‌دهند که چگونه ملاتونین باعث ترویج خواب می‌شود.

کشف مرکزکنترلي واحد برای خواب و بیداری در مغز