Spánek vřeteno - Sleep spindle
Spánek vřetena jsou výbuchy nervová oscilační aktivita které jsou generovány souhrou thalamické retikulární jádro (TRN) a další thalamová jádra během fáze 2 NREM spánku ve frekvenčním rozsahu ~ 11 až 16 Hz (obvykle 12–14 Hz) s dobou trvání 0,5 sekundy nebo delší (obvykle 0,5–1,5 sekundy).[1][2][3] Po generaci v TRN jsou vřetena udržována a předávána do kůry thalamo-thalamickými a thalamo-kortikálními zpětnovazebními smyčkami regulovanými oběma GABAergický a NMDA -receptorem zprostředkovaný glutamátergní neurotransmise.[4] Spánková vřetena byla nalezena u všech testovaných druhů savců a buněk in vitro.
Výzkum podporuje, že vřetena (někdy označovaná jako „sigma pásma“ nebo „sigma vlny“) hrají zásadní roli jak při senzorickém zpracování, tak při dlouhodobé konsolidaci paměti. Až donedávna se věřilo, že oscilace každého spánkového vřetene vrcholí současně v celém neokortexu. Bylo zjištěno, že oscilace procházejí neokortexem v kruhových obrazcích kolem neokortexu, vrcholících v jedné oblasti a poté o několik milisekund později v sousední oblasti. Bylo navrženo, že tato vřetenová organizace umožňuje neuronům komunikovat přes kůry. Časová stupnice, při které se vlny pohybují, je stejnou rychlostí, jakou neurony potřebují ke vzájemné komunikaci.
Ačkoli funkce spánkových vřeten je nejasná, předpokládá se, že se aktivně podílejí na konsolidaci jednodenní deklarativní paměti prostřednictvím procesu opětovné konsolidace. Ukázalo se, že hustota vřeten se zvyšuje po rozsáhlém učení úkolů deklarativní paměti a stupeň zvýšení aktivity vřetena 2. stupně koreluje s výkonem paměti.
Vřetena mimo jiné usnadňují somatosenzorický vývoj, thalamokortikální smyslové hradlo, synaptická plasticita a offline konsolidace paměti.[5] Spánková vřetena úzce modulují interakce mezi mozkem a jeho vnějším prostředím; v podstatě zmírňují citlivost na smyslové podněty během spánku.[6] Nedávný výzkum ukázal, že vřetena narušují přenos sluchové informace do kůry; vřetena izolují mozek od vnějších poruch během spát.[7] Další studie zjistila, že opětovné vystavení čichovým signálům během spánku iniciuje reaktivaci, nezbytnou součást dlouhodobé konsolidace paměti, která zlepšuje výkon pozdějšího vyvolání.[8] Ukázalo se, že vřetena generovaná v thalamu pomáhají spát v přítomnosti rušivých vnějších zvuků. Byla nalezena korelace mezi množstvím aktivity mozkových vln v thalamu a schopností spícího udržovat klid.[9] Vřetena hrají zásadní roli jak při senzorickém zpracování, tak při dlouhodobé konsolidaci paměti, protože jsou generována v TRN.
Během spánku jsou tato vřetena v mozku považována za výbuch aktivity bezprostředně po záškubu svalů. Vědci si myslí, že mozek, zejména u mladých lidí, se učí o tom, jaké nervy ovládají, jaké konkrétní svaly při spánku spí.[10][11]
Bylo dále zjištěno, že aktivita spánkového vřetena souvisí s integrací nových informací do stávajících znalostí[12] stejně jako řízené zapamatování a zapomenutí (vřetena rychlého spánku).[13]
V době NREM spánek, mozkové vlny produkované lidmi s schizofrenie chybí normální vzor pomalých a rychlých vřeten.[14] Ztráta spánku vřetena jsou také rysem familiární fatální nespavost, a prion choroba.[15] U poruch jsou pozorovány změny hustoty vřetena. Existují některé studie, které ukazují nárůst spánkových vřeten autistické děti. Některé studie také naznačují nedostatek spánkových vřeten epilepsie.[16][17]
Pohlaví rozdíly
Spánková vřetena hrají klíčovou roli deklarativní konsolidace paměti, nicméně, většina studií zanedbává kontrolu nad sexem[Citace je zapotřebí ], ačkoli oba pohlaví a menstruace ovlivnit spánek[18] a online období učení.[19] Studie ukázaly, že vliv spánkových vřeten během procesu deklarativní paměti může být ovlivněn modulačními účinky menstruačního cyklu u žen.[20] Tato zjištění přispěla k navrhovanému účinku vosku a ubývání estrogenu na paměťovou výkonnost žen kvůli kolísající hladině estrogenu, což by mohlo potenciálně předpovídat pokles paměťové výkonnosti během menstruace. Kvůli novosti těchto studií byl účinek voskování a ubývání v každé předchozí studii přehlížen[nesprávná syntéza? ].
Ženy mají tendenci mít o 0,16 spánku více vřeten za minutu než muži[21] (Tj. Zhruba o 9 –10 více za hodinu). Byla nalezena ženská výhoda pro epizodické, emocionální a prostorové vzpomínky i pro rozpoznávání pachů, tváří a obrázků.[22] Předpokládá se, že tyto rozdíly jsou způsobeny hormonálním vlivem, zejména vlivem estrogen. Ženský pohlavní hormon estrogen primárně ovlivňuje pohlavní dospívání a reprodukci, ale bylo také zjištěno, že usnadňuje další mozkové funkce, včetně poznávání a paměti. U verbálních úkolů, kde ženy dosáhly vyššího skóre než u mužů, dosáhly ženy vyššího skóre během střední luteální fáze, kdy mají ženy vyšší hladinu estrogenu ve srovnání s menstruační fází.[18] Nedávná studie zjistila, že lokální produkce estrogenu v mozku v kognitivních obvodech může být důležitá pro získávání a konsolidaci vzpomínek.[23]Nedávné experimenty týkající se vztahu mezi estrogenem a procesem offline konsolidace paměti se také zaměřily na spánková vřetena. Genzel a kolegové zjistili, že na deklarativní a motorický výkon má menstruační účinek, což znamená, že ženy v polovině luteální fáze (vysoký estrogen) podaly vyšší výkon než ostatní účastnice.[20] Ženy v luteální fázi byly také jedinými účastnicemi, které po učení zaznamenaly nárůst vřeten, což vedlo k závěru, že účinek menstruačního cyklu může být zprostředkován vřeteny a ženskými hormony.[20]
Reference
- ^ Berry RB, Wagner MH (2015). Sleep Medicine Perly. Elsevier. s. 10–14. ISBN 978-1-4557-7051-9. Citováno 5. června 2019.
- ^ Rechtschaffen A, Kales A (1968). Příručka standardizované terminologie, technik a bodovacího systému pro fáze spánku lidských subjektů. Ministerstvo zdravotnictví, školství a sociálních věcí USA; Národní institut zdraví. OCLC 2518321.
- ^ De Gennaro L, Ferrara M (říjen 2003). "Spací vřetena: přehled". Recenze spánkové medicíny. 7 (5): 423–40. doi:10.1053 / smrv.2002.0252. PMID 14573378.
- ^ Pinault D (srpen 2004). "Thalamické retikulární jádro: struktura, funkce a koncepce". Výzkum mozku. Recenze výzkumu mozku. 46 (1): 1–31. doi:10.1016 / j.brainresrev.2004.04.008. PMID 15297152.
- ^ Holz J, Piosczyk H, Feige B, Spiegelhalder K, Baglioni C, Riemann D, Nissen C (prosinec 2012). „EEG activity a aktivita pomalých vln během spánku NREM korelují s deklarativní a procedurální konsolidací paměti přes noc“. Journal of Sleep Research. 21 (6): 612–9. doi:10.1111 / j.1365-2869.2012.01017.x. PMID 22591117.
- ^ Lüthi A (červen 2014). „Sleep Spindles: Where they come from, what they do“. Neurovědec. 20 (3): 243–56. doi:10.1177/1073858413500854. PMID 23981852.
- ^ Dang-Vu TT, Bonjean M, Schabus M, Boly M, Darsaud A, Desseilles M a kol. (Září 2011). „Souhra mezi spontánní a indukovanou mozkovou aktivitou během spánku člověka, který není rychlý při pohybu očí“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 108 (37): 15438–43. Bibcode:2011PNAS..10815438D. doi:10.1073 / pnas.1112503108. PMC 3174676. PMID 21896732.
- ^ Rihm JS, Diekelmann S, Born J, Rasch B (srpen 2014). „Reaktivace vzpomínek během spánku podle pachů: specifičnost vůně a související změny v oscilacích spánku“ (PDF). Journal of Cognitive Neuroscience. 26 (8): 1806–18. doi:10.1162 / jocn_a_00579. PMID 24456392.
- ^ Dang-Vu TT, McKinney SM, Buxton OM, Solet JM, Ellenbogen JM (srpen 2010). „Spontánní mozkové rytmy předpovídají stabilitu spánku tváří v tvář hluku“. Aktuální biologie. 20 (15): R626-7. doi:10.1016 / j.cub.2010.06.032. PMID 20692606.
- ^ Dingfelder SF (leden 2006). "Spát, možná škubnout". Monitor. Americká psychologická asociace. 37 (1): 51.
- ^ Harney É (1. dubna 2009). „Zapojení mozku na vysoké škole - nový pohled na spánek“. Blog na WordPress.com. Archivovány od originál dne 19. 06. 2010.
- ^ Tamminen J, Payne JD, Stickgold R, Wamsley EJ, Gaskell MG (říjen 2010). „Aktivita spánkového vřetene je spojena s integrací nových vzpomínek a stávajících znalostí“. The Journal of Neuroscience. 30 (43): 14356–60. doi:10.1523 / JNEUROSCI.3028-10.2010. PMC 2989532. PMID 20980591.
- ^ Saletin JM, Goldstein AN, Walker MP (listopad 2011). „Role spánku při řízeném zapomínání a vzpomínce na lidské vzpomínky“. Mozková kůra. 21 (11): 2534–41. doi:10.1093 / cercor / bhr034. PMC 3183424. PMID 21459838.
- ^ Ferrarelli F, Huber R, Peterson MJ, Massimini M, Murphy M, Riedner BA a kol. (Březen 2007). "Snížená aktivita spánkového vřetene u pacientů se schizofrenií". American Journal of Psychiatry. 164 (3): 483–92. doi:10.1176 / ajp.2007.164.3.483. PMID 17329474.
- ^ Niedermeyer E, Ribeiro M (říjen 2000). "Úvahy o nekonvulzivním stavu epilepticus". Klinické EEG. 31 (4): 192–5. doi:10.1177/155005940003100407. PMID 11056841.
- ^ Iranmanesh S, Rodriguez-Villegas E (srpen 2017). „Ultra nízkoenergetický systém detekce spánku vřetena na čipu“. Transakce IEEE na biomedicínských obvodech a systémech. 11 (4): 858–866. doi:10.1109 / TBCAS.2017.2690908. hdl:10044/1/46059. PMID 28541914.
- ^ Warby SC, Wendt SL, Welinder P, Munk EG, Carrillo O, Sorensen HB a kol. (Duben 2014). „Detekce spánkového vřetena: crowdsourcing a hodnocení výkonu odborníků, neodborníků a automatizovaných metod“. Přírodní metody. 11 (4): 385–92. doi:10.1038 / nmeth.2855. PMC 3972193. PMID 24562424.
- ^ A b Manber R, Armitage R (srpen 1999). „Sex, steroidy a spánek: recenze“. Spát. 22 (5): 540–55. doi:10.1093 / spánek / 22.5.540. PMID 10450590.
- ^ Maki PM, Rich JB, Rosenbaum RS (2002). „Implicitní paměť se v průběhu menstruačního cyklu liší: účinky estrogenu u mladých žen“. Neuropsychologie. 40 (5): 518–29. doi:10.1016 / S0028-3932 (01) 00126-9. PMID 11749982.
- ^ A b C Genzel L, Kiefer T, Renner L, Wehrle R, Kluge M, Grözinger M a kol. (Červenec 2012). "Vliv pohlaví a modulačního menstruačního cyklu na konsolidaci paměti související se spánkem". Psychoneuroendokrinologie. 37 (7): 987–98. doi:10.1016 / j.psyneuen.2011.11.006. PMID 22153362.
- ^ Purcell SM, Manoach DS, Demanuele C, Cade BE, Mariani S, Cox R a kol. (Červen 2017). „Charakterizace spánkových vřeten u 11 630 osob z Národního zdroje pro výzkum spánku“. Příroda komunikace. 8 (1): 15930. Bibcode:2017NatCo ... 815930P. doi:10.1038 / ncomms15930. PMC 5490197. PMID 28649997.
- ^ Dzaja A, Arber S, Hislop J, Kerkhofs M, Kopp C, Pollmächer T a kol. (Leden 2005). „Zdravý a nemocný spánek žen“. Journal of Psychiatric Research. 39 (1): 55–76. doi:10.1016 / j.jpsychires.2004.05.008. PMID 15504424.
- ^ Vahaba DM, Remage-Healey L (prosinec 2015). „Produkce estrogenu v mozku a kódování nedávných zkušeností“. Současný názor na behaviorální vědy. 6: 148–153. doi:10.1016 / j.cobeha.2015.11.005. PMC 4955874. PMID 27453921.