Mozkové obvody související s bdělostí

To, jak jste během dne bdělí nebo ostražití, může ovlivnit vaši schopnost plnit každodenní úkoly. To, jak bděle se cítíte, může ovlivnit mnoho věcí, například množství spánku nebo kofeinu, které jste vypili. Přílišná bdělost nebo nedostatečná bdělost může být také známkou některých duševních stavů, jako je úzkost, mánie nebo deprese.

Vědci se dozvěděli mnoho o tom, jak mozek reguluje spaní nebo bdění obecně. Méně se však ví o tom, jak mozek reguluje změny bdělosti v průběhu dne.

S cílem zjistit, které mozkové buňky (neurony) regulují bdělost, analyzoval tým vedený doktory Karlem Deisserothem a Matthewem Lovettem-Barronem ze Stanfordovy univerzity aktivitu mozkových buněk u zebřiček a myší při měření jejich reakční doby. Výzkum byl částečně podpořen Národním ústavem duševního zdraví (NIMH) a Národním ústavem pro zneužívání drog (NIDA). Výsledky byly publikovány online v časopise Cell 2. listopadu 2017.

Tým vytvořil techniku nazvanou MultiMAP (Multiplexed-alignment of Molecular and Activity Phenotypes), která umožňuje sledovat a identifikovat neurony a obvody aktivované během určitého stavu mozku. Pomocí této techniky vědci sledovali aktivitu desítek tisíc mozkových buněk zebřiček, zatímco rybám byl předložen podnět napodobující blížícího se predátora. Bdělost měřili tak, že měřili, jak dlouho rybám trvalo, než v reakci na hrozivý podnět mávly ocasem.

Molekulární analýza identifikovala několik různých typů buněk, které se aktivovaly, když byly ryby nejvíce bdělé a reagovaly. Patřily mezi ně neurony, které uvolňují chemické posly měnící aktivitu jiných mozkových buněk. Potvrdili výsledky předchozích studií a identifikovali neurony vylučující noradrenalin jako aktivní při bdělosti. Kromě toho jim jejich technika umožnila identifikovat další typy buněk, u nichž se dříve neprokázalo, že se podílejí na bdělosti, včetně neuronů vylučujících acetylcholin, serotonin, dopamin a peptidy.

Vědci hledali tyto soubory mozkových buněk v myším mozku. Zjistili, že u myší existují podobné typy buněk a okruhy regulující bdělost. Aktivace specifických okruhů pomocí optogenetiky, která využívá světlo k aktivaci nebo inhibici specifických neuronů, způsobila, že myši byly bdělejší nebo se zkrátila jejich reakční doba.

„Bdělost, která se zvrtla, poznamenává stavy, jako je mánie a stavy pozorované u posttraumatické stresové poruchy a deprese,“ říká ředitel NIMH Dr. Joshua Gordon. „Poznání molekulárních hráčů v chování – jak slibuje tento nový nástroj – může jednoho dne vést ke klinickým zásahům zaměřeným na dysfunkční stavy mozku.“

.