Mangel an Schlaf beeinträchtigen kann ein individuelles Gedächtnis, die Fähigkeit, einfache tägliche Aufgaben, und Aufmerksamkeit. Jüngste Studien, die dazu beitragen entschlüsseln grundlegenden Mechanismus der Schlaf Mai helfen bei der Entwicklung von Medikamenten, die die Notwendigkeit für Schlaf in militärischen Bekämpfung oder andere Umstände.
In anderen Forschungseinrichtungen, Ermittler haben festgestellt, dass Schlafen nur ein paar Stunden eine Nacht über einen längeren Zeitraum beeinträchtigt Gedächtnis und Aufmerksamkeit. Eine andere Studie zeigt, dass Schlafentzug für einen kurzen Zeitraum Mai tatsächlich verbessern Speicher für manche Aufgaben. Noch ein anderes Studie liefert einen Einblick in welchen Bereichen des Gehirns beeinträchtigt sind durch Schlafentzug und wie diese wiederum haben Einfluss auf Entscheidungsprozesse.
Giulio TONONI, MD, PhD, und seine Gruppe haben einen molekularen Ansatz zu untersuchen, was passiert, während des Schlafes. Sie haben gezeigt mehr als 15000 Gene zu identifizieren, alle diejenigen, deren Ausdruck Änderungen während des Schlafs im Vergleich zu wachen, und auch nach Schlafentzug.
Arbeit veröffentlicht von mehreren Laboratorien im vergangenen Jahr ergab, dass der Ausdruck vieler Gene in Drosophila und Mäusen Veränderungen im Gehirn abhängig von der Tageszeit (zB 4 gegen 4 Uhr).
Diese Rad-Gene, dass die Arbeiten nach circadianen Zeit sind an vielen zellulären Funktionen. Es wurde jedoch nicht bekannt, in welchem Umfang Veränderungen in der Genexpression zwischen Tag und Nacht davon abhängen, zirkadianen Zeit gegenüber, wenn ein Individuum ist tatsächlich schlief oder wach, ob es sich um Tages-oder Nachtzeit.
TONONI und seine Kollegen eingerichtet ein Experiment zur Identifizierung Gen-Expression Änderungen im Zusammenhang mit Schlaf und Wachzustand per se, im Gegensatz zu einfach Tag und Nacht.
Zu tun, die sie Elektroden auf der Schädel von Ratten - die Tiere der Nacht - zu erkennen ihren Schlaf haben und diesen in drei Gruppen eingeteilt: Ratten, die erlaubt zu schlafen spontan geopfert wurden bei 6 Uhr während ihrer üblichen Zeit schlafen, schlafen -entzogen Ratten getötet wurden an der gleichen zirkadianen Zeit nach Beendigung einer wach gehalten, indem sie mit ihnen für acht Stunden; spontan wach Ratten getötet wurden bei 6 während ihres üblichen Erwachen Zeitraum.
Die Forscher stellten fest, dass zwar 10 Prozent der Gene in der Hirnrinde tun Wandel in ihrer Höhe der Expression zwischen Tag und Nacht, rund die Hälfte von ihnen tun dies nicht, weil der zirkadianen Zeit, sondern weil der Wachen und Schlafen, und zwar unabhängig von der Tageszeit.
"Wir haben sogar festgestellt, gibt es molekulare Korrelate von Schlaf und Wachzustand im Gehirn Strukturen nicht bekannt, zu schlafen, wie das Kleinhirn", sagte TONONI. "Dies legt nahe, dass Schlaf Mai dienen einige zelluläre Funktion, auch wenn sie nicht eingehalten worden ist electrophysiologically."
Die Forscher stellten fest bestimmte Gruppen von Genen, die selektiv in den Schlaf-und im Gehirn wach.
Die Gene im Zusammenhang mit der Wachen sind mitochondriale Gene, involviert in der Energie-Stoffwechsel, diejenigen, die an der Gewinnung neuer Erinnerungen, und Stress Reaktion Gene.
Sleep-verwandten Gene gefunden wurden, an der Konsolidierung von Erinnerungen und Einleitung der Proteinsynthese, wie gefunden worden war in früheren Studien, in Membran-und Menschenhandel, die sich nicht schlüssig dargelegt worden, vor.
"Unsere Studie zeigt, dass Schlaf, die weit davon entfernt, ein ruhig Zustand der globalen Inaktivität, Mai aktiv zugunsten spezifische zelluläre Funktionen," sagte TONONI.
In anderen molekularen Arbeit, Yoshihiro Urade, PhD, stellte fest, dass Mäuse einen Mangel an Prostaglandin-D2-Synthase (PGD2S) (das Enzym produziert, dass Prostaglandin-D2 im Gehirn), Prostaglandin-D2-Rezeptor (PGD2R), oder Adenosin-A2A-Rezeptor konnte nicht Rebound -, dass ist, ihre Arbeitsweise durch tiefer Schlaf - nachdem sie beraubt schlafen für eine lange Zeit.
Prostaglandin-D2 ist ein Hormon, dass Schlaf leitet das Signal für Schlaf durch Bindung seiner Rezeptor, PGD2R. Dieses Signal wird anschließend an VLPO, ein Schlaf-Zentrum, über Adenosin in Form von Adenosin-A2A-Rezeptor. Adenosin-A2A-Rezeptor stützen sich auf ein Ziel von Koffein, die hemmt Schläfrigkeit.
Das Phänomen der zurückprallend nach Schlafentzug ist das, was tritt auf, wenn Sie aufwachen viel früher am Morgen als üblich oder wenn Sie arbeiten bis Mitternacht. Sie werden natürlich schläfrig am nächsten Tag und wird versuchen zu schlafen viel länger und tiefer als üblich.
Die Forscher entzogen beide Wildtyp-Mäusen und PGD2S, PGD2R, oder A2A Knockout-Mäusen der Schlaf für sechs Stunden mit dem sanft berühren ihre Gesicht und Körper mit einem Wattepad. Sie schlafen dann analysiert Profilen während einer Recovery-Zeit durch Messung Elektroenzephalogramm Daten.
Alle Wildtyp-Mäusen zeigten eine Zunahme der Nicht-REM-und REM-Schlaf während der Erholungszeit. Aber alle die Knockout-Mäuse zeigten fast keine Nicht-REM-Schlaf Rebound und kürzere REM-Schlaf als Rebound-Wildtyp-Mäusen.
"Drogen, die Erhöhung Prostaglandin-D2-Rezeptor-oder Adenosin-A2A-Rezeptor-Aktivität wird eine neue Art von Schlafmittel", sagte Urade, 'während die Mitgliedstaaten, die ihre Aktivität hemmen Mai helfen unterdrücken Schläfrigkeit und zur Verbesserung der Wachen. "
In einer anderen Linie der Arbeit, Daniel Press, MD, und seine Kollegen auf Diakonisse Beth Israel Medical Center in Boston versucht, die Auswirkungen von chronischen Schlafstörungen Beschränkung auf kognitive Funktionieren, insbesondere in Bezug auf Arbeitsspeicher.
Arbeitsspeicher ist die Aufrechterhaltung der Informationen in einer kurzfristigen Puffer für die spätere Manipulation, um Verhalten. Arbeitsspeicher ist ähnlich wie RAM in einem Computer - es ist in der Lage, unterschiedliche Aufgaben für eine kurze Zeit, selbst dann leer, um die nächste Aufgabe.
Die Ermittler untersuchten den Arbeitsspeicher Kapazitäten von Einzelpersonen, die sich auf vier Stunden Schlaf pro Nacht für neun Tage. Sieben der zwölf Teilnehmer in der Studie schliefen vier Stunden pro Nacht, und fünf schlief für acht Stunden.
Jeden Morgen die Teilnehmer eine Aufgabe Computer zu messen, wie schnell sie konnten Zugriff auf eine Liste von Zahlen hatten sie gebeten worden, zu merken. Die Liste ließe sich ein, drei oder fünf Punkte lang. Dann wurden die Teilnehmer mit einer Reihe von einzelnen Ziffern und gebeten, Antwort "Ja" oder "Nein", das angibt, ob jeder stellige wurde ein hatten sie gespeichert.
Die Geschwindigkeit ihrer Antworten wurde gemessen. Je länger es dauerte eine individuelle zu reagieren, die weniger effizient ihre Arbeitsspeicher. Wie bereits früher gezeigt, dauerte es mehr für die Teilnehmer zu reagieren, wenn sie hatten, um fünf Punkte, Arbeitsspeicher, als wenn sie hätten, um nur ein.
Diese Maßnahme erlaubt den Forschern zu beseitigen Motor bremsen als ein Faktor in den weniger effizienten Arbeitsspeicher. Wenn Müdigkeit, die Menschen langsamer bei Drücken der Tasten zu beantworten ja oder nein, ihre Reaktionszeiten für ein-, zwei-, fünf-oder Punkt Aufgaben hätte sank ebenso im Laufe der Zeit, da der einzige Unterschied zwischen den Aufgaben ist der Betrag, der Arbeitsspeicher erforderlich.
Personen, die acht Stunden schliefen eine Nacht stetig erhöht ihre Effizienz Arbeitsspeicher auf diese Aufgabe. Aber Teilnehmer, schlief nur vier Stunden eine Nacht nicht zu zeigen, eine Verbesserung der Effizienz im Speicher. Motor Fähigkeiten nicht geändert haben über Tage für die beiden Gruppen der Teilnehmer.
"Schon relativ kleine Grad der Einschränkung schlafen können beeinträchtigen Wachsamkeit und Leistungsfähigkeit", sagte Press. "Fortsetzung der Forschung über die spezifischen Fähigkeiten, die von verschiedenen Ebenen der Schlafentzug ist von entscheidender Bedeutung für unser Verständnis, wie Schlaf beeinflussen kann Leistung über die Aufgaben begegnen wir in unserem täglichen Leben."
Eine überraschende Feststellung von Ilana Hairston, PhD, von Craig Heller und Robert Sapolsky die Gruppen an der Stanford University ist, dass Schlaf-entzogen Ratten tatsächlich besser in eine Aufgabe, die erforderlichen Lokalisierung von einer leicht nachweisbar Cue hat als Nicht-schlafen-beraubt Ratten. Im Gegensatz dazu, Schlafentzug beeinträchtigt Leistung von Ratten in einer Aufgabe, die räumliche Navigation.
Die meisten Studien von Schlafphasen bei der Nagetiere haben sich mit den Auswirkungen von Schlafentzug während der REM-Schlaf. Beherrschende Stellung auf dem EEG von REM-Schlaf sind Theta Rhythmen, eine bestimmte Frequenz Schwingung, die im Zusammenhang mit Lernen und glaubte, die erzeugt werden soll in der Schaltung des Hippocampus, einer Region des Gehirns, die in der räumlichen Lernen.
Es wird angenommen, dass für einige Formen der Erinnerung, z. B., räumliche Informationen, die Hippocampus fungiert als Puffer für vorübergehende neu erworbenen Informationen, die auf andere Hirnregionen über aufeinander folgenden Tagen zur Konsolidierung der Informationen.
Sleep stützen sich auf den Dreh für die Konsolidierung der Hippocampus-abhängigen Speicher, und es wird angenommen, dass Erfahrungen sind "reaktiviert" während des Schlafes zu bekräftigen, dass die neuen neuronalen Verbindungen während der erworben vor Erwachen.
In Hairston der Studie, 40 Ratten wurden in ein von zwei Arten des Lernens Aufgaben mit Hilfe der Morris-Wasser-Labyrinth, ein Kunststoff-Pool sechs Füße und rund zwei Meter tief. Ratten wurden in den Pool in unterschiedlichem Eintrag Punkte und konnte nur entkommen, wenn sie befindet sich eine Plattform. In der räumlichen Lernen Aufgabe, die Tiere hatten, um eine versteckte Plattform.
Gehen Sie hierzu die Ratten erforderlich, um eine "mentale Karte" der Labyrinth und nutzen es zur Rückkehr in die Region von der Plattform in jeder Studie. In der nonspatial (Cue-) Aufgabe, Ratten befindet sich eine gut sichtbare Plattform mit einer Zitrone Geruch in den Pool. In dieser Aufgabe wurde die Plattform bewegt alle vier Studien, die die Tiere die Nutzung von Such-und Diskriminierung Strategien zu finden, die Plattform.
Die Zeit, tooks Ratten zu erreichen, die Plattform wurde ein Maß für ihre Leistung. Am Ende jeder Trainingseinheit, die Hälfte der Ratten durften schlafen nur die Hälfte ihrer normalen Ruhe-Phase. Mit der Zeit begann sie ihre nächsten Tag der Ausbildung, sie hatte 18 Stunden zu erholen von der Schlafentzug.
Die Ratten, die Schlaf entzogen tatsächlich besser über die nonspatial Aufgabe. "Wir interpretieren dies als aufgrund einer verminderten Störungen der Speicher für die früheren Standort der Plattform", sagte Hairston. Da die Plattform in der nonspatial Aufgabe wurde alle vier Versuche, die Ratten, die nicht schlafen beraubt verwendet räumlichen Hinweise für die Suche nach ihr in seinem alten Standort. Im Gegensatz dazu, Tiere, die Schlaf entzogen, nicht Erinnerung an die früheren Lage als gut, Mai verwendet haben, eine einfache Suche Strategie zum Navigieren in der Wasser-Labyrinth.
Die Arbeit von Chris Habeck, PhD, und seinen Kollegen ist Roman, da Personen wurden Schlaf-beraubt mehr (für 48 Stunden) als in früheren Studien und Ermittler verwendet werden, weil eine Untersuchung, dass die Technik nennt eine Reihe von Hirnregionen, dass ihre Tätigkeit in Konzert, und nicht als unabhängig.
"Diese Technik bietet eine Unterzeichnung des Gehirns als einem angeschlossenen Netzwerk, sondern als eine Sammlung von Regionen, die sich verändernden Tätigkeit unabhängig von einander", sagte Habeck.
Dreizehn der 14-Schlaf entzogen Personen in der Studie ergab das gleiche konsistente Muster aus der Änderung der Aktivität des Gehirns, die durch die Schlafentzug sie unterzogen. Einige Bereiche des Gehirns stark erhöht ihre Tätigkeit und einige stark zurückgegangen ihre Tätigkeit.
"Die Tatsache, dass diese Personen hatten die gleichen Muster der Veränderung ist sehr wichtig, weil es zeigt, dass Schlafentzug hatte einen starken und zuverlässigen statistischen Auswirkungen auf die Aktivität des Gehirns", sagte Habeck.
Darüber hinaus, die mehr individuelle Aktivität des Gehirns verändert, die Schlimmer noch, sie haben eine Aufgabe in den Vergleich ein neues Schreiben auf einem Computer-Bildschirm mit einer Liste von Buchstaben hatten sie zuvor gespeichert. Die Veränderungen in der Hirnaktivität, die beide steigt und sinkt. Die Erhöhung der Aktivität deuten darauf hin, dass das Gehirn ist gezwungen, zusätzliche Einstellung von Bereichen, die normalerweise nicht für die Aufgabe zur Hand.
Diese Ergebnisse könnten ein erster Schritt bei der Suche nach einer Lösung für die negativen Nebenwirkungen von Schlafentzug, nach Habeck. Wenn Bereiche, die nicht nachhaltig ihre Tätigkeit während des Schlafens Benachteiligung könnte stimuliert und die Bereiche zeigen größere Aktivierung könnte unterdrückt werden durch Drogen-Intervention oder Technologie, die schädlichen Auswirkungen von Schlafentzug gemildert werden könnten.