Neue Forschung an Mäusen identifiziert eine Reihe von Neuronen, die bei der Förderung des Schlafes beteiligt sein können. Die Ergebnisse könnten bald therapeutische Praktiken zur Behandlung von Schlafstörungen ändern.
Insomnie betrifft jedes Jahr rund 60 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten. Es ist mit einer Vielzahl von gesundheitlichen Bedenken verbunden, insbesondere bei älteren Menschen, einschließlich kognitiver Beeinträchtigung und metabolischem Syndrom.
Wie jeder Mensch, der eine schlaflose Nacht hatte, wissen wird, ist es nicht nur nicht hilfreich, wenn man versucht, sich während einer Episode von Schlaflosigkeit "schlafen zu lassen", sondern es könnte auch die Dinge noch schlimmer machen. Aber was wäre, wenn es einen "Schalter" in unserem Gehirn gäbe, den wir aktivieren könnten, wenn wir einschlafen wollen?
Eine neue Studie könnte einen solchen "Schalter" in einer Art von Neuronen gefunden haben. Nachdem die Wissenschaftler der Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore, MD, die bestehende Forschung untersucht hatten, stellten sie fest, dass während der Arbeit an Neuronen, die die Wachheit fördern, viel Arbeit geleistet wurde.
Die Wissenschaftler – angeführt von Seth Blackshaw, Ph.D., Professor für Neurowissenschaften an der Medizinischen Fakultät der Johns Hopkins University – untersuchten die Rolle von Gehirnzellen, die ein Gen namens "Lhx6" exprimieren.
Der Grund, warum die Forscher beschlossen, dieses spezielle Gen zu untersuchen, ist, dass es eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Neuronen spielt, die die Aktivität anderer Neuronen hemmen. Frühere Forschungen unter der Leitung von Prof. Blackshaw haben die Rolle dieses Gens bei Mäusen beobachtet.
Er erklärt die Motivation für den Fokus der Studie und sagt: "Wir wissen, dass Zellen in anderen Regionen des Gehirns Lhx6 nutzen und dass das Gen für die Entwicklung dieser Bereiche unerlässlich ist. Beispielsweise kann die Störung der Lhx6-Expression zu vielen schweren Krankheiten führen Epilepsie."
Also fragten sich die Forscher, was ist, wenn Neuronen, die das Lhx6-Gen exprimieren, den Schlaf fördern, indem sie andere Neuronen "ausschalten", die uns wach halten?
Der erste Autor der Studie ist Kai Liu, ein Doktorand in der Solomon H. Snyder Abteilung für Neurowissenschaften an der Johns Hopkins University School of Medicine, und die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht
Lhx6-exprimierende Neuronen induzieren Schlaf
Liu und sein Team entwickelten ein Mausmodell, in dem sie "Designer-Rezeptoren, die ausschließlich von Designerdrogen aktiviert wurden" verwendeten, um zu analysieren, ob aktivierende Lhx6-exprimierende Neuronen den Schlaf fördern oder hemmen würden.
Sie verwendeten das Medikament Clozapin-N-Oxid, um Lhx6-exprimierende Neuronen zu aktivieren, sowie das Fos-Protein und virale Tracing-Techniken, um das Verhalten dieser Neuronen zu untersuchen.
Liu und sein Team fanden heraus, dass Mäuse innerhalb der 12 Stunden nach der neuronaktivierenden Medikamenteninjektion mehr Schlaf und mehr Zeit sowohl in zufälliger Augenbewegung (REM) als auch in Nicht-REM-Schlaf verbrachten. Diese Effekte waren zwischen 2 und 8 Stunden nach dem Erhalt des Arzneimittels am höchsten.
Grob gesagt, umfasst der Nicht-REM-Schlaf ein Stadium von tiefem, erholsamem Schlaf, während REM-Schlaf als leichter und die Schlafphase, während der der Großteil unseres Träumens auftritt, betrachtet wird.
"Die Tatsache, dass diese [Lhx6-exprimierenden Neuronen] sowohl den Nicht-REM- als auch den REM-Schlaf fördern, unterscheidet sie von anderen schlafregulierenden Zellen. Sie stellen ein neues Ziel für die Behandlung einer breiten Palette von Schlafstörungen dar."
Prof. Seth Blackshaw
Zusätzlich beobachteten die Forscher diese Aktivität in einem Gehirnbereich, in dem Lhx6-exprimierende Neuronen zuvor nicht identifiziert worden waren: eine Region im Hypothalamus, die Zona incerta.
"Da der Hypothalamus ein uraltes System ist, das in der Evolution von Fischen zu Menschen relativ gut konserviert wurde, sollte das Verständnis seiner Genetik und Chemie bei Mäusen unser Wissen darüber, was in den Gehirnen passiert, verbessern", erklärt Prof. Blackshaw.
Frühere Forschung identifizierte Neuronen, die Wachheit fördern, indem sie Hypocretin sezernieren, das ein Neuropeptid ist. Daher wollten die Forscher in der neuen Studie auch sehen, ob Lhx6-exprimierende Neuronen diese Hypocretin-sekretierenden Neuronen inhibieren.
Durch Blockieren der Wirkung von Hypocretin unter Verwendung von Designerdrogen und Aktivierung von Lhx6-exprimierenden Neuronen fanden die Forscher heraus, dass die Mäuse weiterhin einen erhöhten REM-Schlaf, aber keinen Nicht-REM-Schlaf aufwiesen.
"Dies zeigt, dass Lhx6 nicht nur Hypocretin produzierende Zellen hemmt, sondern auch andere Arten von Zellen, die die Wache fördern", erklärt Liu.
