Protein hält schlaflose Fliegen lernbereit

Protein hält schlaflose Fliegen lernbereit
Protein hält schlaflose Fliegen lernbereit
Anonim

Ein Protein, das dem Gehirn hilft, sich früh im Leben zu entwickeln, kann laut Forschern der Washington University School of Medicine in St. Louis die durch Schlafentzug verursachte geistige Verschwommenheit bekämpfen.

"Es ist interessant, dass NOTCH, ein Protein, das eine so herausragende Rolle bei der Entwicklung spielt, auch wichtige Funktionen im erwachsenen Gehirn hat", sagt Seniorautor Paul Shaw, PhD, außerordentlicher Professor für Neurobiologie. „Zu unserer Überraschung stellten wir fest, dass, wenn die NOTCH-Aktivität im Gehirn von Fruchtfliegen mit Schlafentzug verstärkt wird, die Fliegen nach dem Schlafentzug weiterhin scharf bleiben und lernen können.Sie verh alten sich, als hätten sie eine ganze Nacht geschlafen."

Shaw untersucht die Wechselwirkungen zwischen Schlaf und Lernen, um Behandlungen zu entwickeln, die dem Gehirn helfen, den durch Schlafentzug verursachten geistigen Beeinträchtigungen zu widerstehen. Er möchte Menschen helfen, die gezwungen sind, mit minimalem Schlaf zu arbeiten, wie zum Beispiel Angehörige des Militärs oder Katastrophenhelfer.

Die Ergebnisse erscheinen online am 5. Mai in Current Biology.

Shaw und seine Kollegen testen die Lernfähigkeit von Fliegen, indem sie einen negativen Stimulus (die Chemikalie Chinin, die Fliegen lieber meiden) mit einem positiven Stimulus (ein Licht, das Fliegen instinktiv suchen) paaren. Wenn ihnen die Möglichkeit geboten wird, in eine abgedunkelte Röhre oder eine beleuchtete Röhre mit Chinin einzudringen, unterdrücken lernfähige Fliegen ihren natürlichen Wunsch, das Licht zu wählen. Fliegen zeigen, wie Menschen, einen fortschreitenden Rückgang der kognitiven Leistungsfähigkeit im Laufe eines typischen Tages im Wachzustand. Eine längere Unterbrechung des Schlafs verursacht einen viel stärkeren Lernabfall.

Shaw interessierte sich für NOTCH, als seine Gruppe herausfand, dass Schlafentzug bei Fliegen eine erhöhte Aktivität in einem Gen verursachte, das NOTCH unterdrückt.Sie fanden eine ähnliche Zunahme bei Menschen nach Schlafmangel. Sie fuhren fort zu zeigen, dass, wenn dieser Suppressor genetisch behindert ist, was eine erhöhte NOTCH-Aktivität ermöglicht, Fliegen weiter lernen, selbst wenn ihnen der Schlaf entzogen wird.

Um die Beteiligung von NOTCH an diesen Prozessen weiter zu bestätigen, haben Shaw und der Hauptautor Laurent Seugnet, PhD, ein Forscher, der jetzt am Lyon Neuroscience Research Center in Lyon, Frankreich, forscht, analysiert, wo NOTCH im Gehirn hergestellt wird. Sie fanden heraus, dass in erwachsenen Fruchtfliegen spezialisierte Gehirnzellen, die als Glia bekannt sind, NOTCH erzeugen. Wissenschaftler haben Glia typischerweise als passive Stützzellen betrachtet, die Neuronen, die Zellen, die die „Arbeit“des Gehirns erledigen, lediglich ernähren und versorgen. Laut Shaw haben diese und andere Studien Wissenschaftler jedoch dazu veranlasst, zu überdenken, wie aktiv Glia an bestimmten mentalen Prozessen, einschließlich Schlaf, beteiligt sein kann.

„Vielleicht möchten wir auf Glia abzielen, um die kognitiven Defizite zu reduzieren oder zu verlangsamen, die mit erhöhter Wachheit verbunden sind, sodass Menschen wie Rettungskräfte und Fluglotsen längere Zeit wach und funktionsfähig bleiben können“, sagt Shaw."Wenn die Veränderung der Glia negative Folgen im Zusammenhang mit längerem Wachzustand verlangsamen kann, bietet uns dies möglicherweise eine natürlichere Möglichkeit, Menschen dabei zu helfen, wach zu bleiben, als direkt auf Neuronen abzuzielen."

Seugnet L, Suzuki Y, Merlin G, Gottschalk L, Duntley SP, Shaw PJ. Notch-Signalisierung moduliert die Schlafhomöostase und das Lernen nach Schlafentzug bei Drosophila. Current Biology, 5. Mai 2011.

Diese Forschung wurde vom McDonnell Center for Cellular and Molecular Neurobiology und dem Neuroscience Blueprint Core Grant der National Institutes of He alth (NIH) unterstützt.

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