Gehirnaktivität ist nach Schlafentzug sichtbar verändert

Gehirnaktivität ist nach Schlafentzug sichtbar verändert
Gehirnaktivität ist nach Schlafentzug sichtbar verändert
Anonim

Die Fähigkeit des Gehirns, nach Schlafentzug zu funktionieren, scheint mit der anstehenden Aufgabe zu variieren, und in einigen Fällen versucht das Gehirn, die durch Schlafmangel verursachten nachteiligen Auswirkungen zu kompensieren, so eine in der veröffentlichte Studie Nature, Ausgabe vom 10. Februar.

Ein Team von Forschern der UCSD School of Medicine und des Veterans Affairs He althcare System, San Diego, verwendete die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI)-Technologie, um die Aktivität im Gehirn von Personen mit Schlafentzug zu überwachen, die einfache verbale Lernaufgaben ausführten.

Sie waren etwas überrascht, als sie erfuhren, dass Regionen des präfrontalen Cortex (PFC) des Gehirns mehr Aktivität in direktem Zusammenhang mit dem Schläfrigkeitsgefühl der Versuchsperson zeigten; je schläfriger die Person, desto aktiver die PFC.

Darüber hinaus wurde der Temporallappen, eine Gehirnregion, die an der Sprachverarbeitung beteiligt ist, während des verbalen Lernens bei ausgeruhten Probanden aktiviert, nicht jedoch bei Probanden mit Schlafentzug. Darüber hinaus war eine Region des Gehirns namens Parietallappen, die bei ausgeruhten Probanden während der verbalen Übung nicht aktiviert wurde, aktiver, wenn den Probanden der Schlaf entzogen wurde. Die Parietalregion erfüllt normalerweise etwas andere Funktionen im Lernprozess als die Schläfenregion. Obwohl die Gedächtnisleistung der Probanden bei Schlafentzug weniger effizient war, war eine größere Aktivität in der Parietalregion mit einem besseren Gedächtnis verbunden.

"Erst in den letzten Jahren haben wir begonnen, die Prävalenz und Schwere von Schlafentzug in unserer Bevölkerung zu erkennen, mit einer beträchtlichen Anzahl von Menschen, die Schichtarbeit leisten, unter Jetlag leiden und so weiter", sagte J.Christian Gillin, M.D., Professor für Psychiatrie an der UCSD und der San Diego VAMC und Autor des Nature-Artikels. „Dennoch wissen wir nicht viel darüber, wie Schlafentzug die Leistungsfähigkeit beeinträchtigt und wie genau das Gehirn auf Schlafmangel reagiert. Diese Ergebnisse sind nur ein Anfang, und wenn wir mehr erfahren, werden wir vielleicht in der Lage sein, Interventionen zu entwickeln, um die mit Schlafmangel verbundenen Verh altensstörungen zu lindern.“

Für diese Studie wurden zunächst dreizehn normale gesunde Probanden in einem Schlaflabor untersucht, um festzustellen, ob ihre Schlafmuster normal waren. Sie wurden dann über einen Zeitraum von etwa 35 Stunden in einem Krankenhaus-Schlaflabor wach geh alten und sorgfältig überwacht. Während dieses Experiments wurden ihnen separate kognitive Aufgaben gestellt, die sie durchführten, während sie sich fMRT-Scans unterzogen, die Bilder erzeugten, die die Gehirnaktivität enthüllten. Diese Bilder zeigen eine erhöhte und verringerte Aktivierung bestimmter Regionen des Gehirns bei jedem Probanden von einem ausgeruhten Zustand über verschiedene Stadien des Schlafentzugs.

Diese Studie und eine weitere Studie, die von Gillins Team im NeuroReport vom Dezember 1999 veröffentlicht wurden, weisen darauf hin, dass das Gehirn in seinen Bemühungen, zu funktionieren, extrem dynamisch ist, wenn es ihm der Schlaf entzogen wird, obwohl die Konsequenz für das Subjekt eine verminderte Fähigkeit ist, grundlegende kognitive Aufgaben auszuführen. Es ist auch offensichtlich, dass die Auswirkungen von Schlafverlust je nach kognitiver Aufgabe, die das Gehirn ausführen soll, unterschiedlich sind.

In der früheren Studie untersuchte das Team Probanden mit Schlafentzug, die eine arithmetische Aufgabe mit Subtraktion durchführten. In dieser Studie beobachteten sie, dass die Gehirnregionen, die bei ausgeruhten Probanden, die die Rechenaufgaben lösten, aktiviert wurden, bei den Probanden mit Schlafentzug nicht aktiv waren. Keine andere Region des Gehirns wurde aktiviert, wenn die Probanden unter Schlafmangel Rechenaufgaben machten. Die Probanden hatten weniger richtige Antworten und ließen mehr Antworten aus, wenn sie schläfrig waren als wenn sie ausgeruht waren.

Warum das schläfrige Gehirn bei verbalen Problemen in bestimmten Regionen eine erhöhte Aktivität zeigt, bei Rechenaufgaben aber generell weniger Aktivität zeigt, ist nicht ganz klar.

“Es ist möglich, dass das Gehirn, wenn die präfrontalen und temporalen Regionen von Schläfrigkeit betroffen waren, die verbale Verarbeitung auf ein anderes System in den Parietallappen verlagert hat, das den Funktionsverlust kompensieren könnte. Dies deutet darauf hin, dass die Parietallappen eine besondere Rolle bei der Kompensation von Schläfrigkeit durch das Gehirn spielen könnten “, sagte Gregory G. Brown, Ph.D., außerordentlicher Professor für Psychiatrie an der UCSD und Mitglied des Teams.

“Allerdings sind die Parietallappen das System, das in erster Linie mit der Rechenleistung verbunden ist, wenn die Probanden gut ausgeruht sind. Wenn es also aufgrund von Schlaflosigkeit weniger ansprechbar ist, steht kein Gehirnsystem zur Verfügung, um online zu gehen, um die negativen Auswirkungen zu kompensieren von Schlafentzug“, sagte er.

"Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass Schlafentzug nachteilige Auswirkungen hat, die wir manchmal vergessen, wenn wir Arbeiter, Studenten und andere dazu drängen, Leistung zu erbringen, selbst wenn sie mit Schlafmangel arbeiten", sagte Gillin.

Die Forscher spekulieren, dass das Gehirn durch Schlafentzug negativ beeinflusst wird, da bestimmte Muster elektrischer und chemischer Aktivität, die während des Schlafs auftreten, unterbrochen werden, wodurch die Fähigkeit des Gehirns, normal zu funktionieren, beeinträchtigt wird.

Co-Autoren der Nature-Studie sind Sean P.A. Drummond, der das gemeinsame Promotionsprogramm in klinischer Psychologie der San Diego State University (SDSU) und der UCSD abschließt und derzeit ein Praktikum in klinischer Psychologie am Tucson Veterans Affairs Medical Center durchführt; John L. Stricker, SDSU-UCSD gemeinsames Promotionsprogramm in klinischer Psychologie; Eric C. Wong, M.D., Ph.D., UCSD-Abteilungen für Psychiatrie und Radiologie, und Richard B. Buxton, Ph.D., UCSD-Abteilung für Radiologie.

Diese Forschung wurde durch Zuschüsse des National Institute of Mental He alth, des UCSD General Clinical Research Center, des Department of Veterans Affairs Research Service und des VA Desert-Pacific He althcare Network Mental Illness Research, Education and Clinical Center Grant unterstützt.

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