Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Nie od dzisiaj wiadomo, że podczas snu utrwalamy sobie wspomnienia nabyte w ciągu dnia. Amerykańscy uczeni postanowili sprawdzić, czy podobnie dzieje się w przypadku innych ssaków.

W 2001 roku Matthew A. Wilson i Daoyun Ji z należącego do MIT Picower Institute for Learning and Memory prowadzili badania, które wykazały podwyższoną aktywność hipokampu u śpiących szczurów. Hipokamp odpowiada właśnie za pamięć.

Obecnie ci sami uczeni postanowili sprawdzić, czy szczury śnią. Naukowcy podłączyli do mózgu szczurów elektrody i zaczęli rejestrować wyniki. Okazało się, że w czasie snu aktywizuje się nie tylko hipokamp, ale i kora wzrokowa.

Co więcej, porównanie aktywności poszczególnych neuronów u szczurów, które przemierzały labirynt, a później spały, wykazało, że we śnie dochodzi do aktywizacji dokładnie tych samych neuronów. Uczeni wysnuli z tego wniosek, że zwierzęta nie tylko utrwalały sobie zdobytą w labiryncie wiedzę, ale śniło im się, że po nim wędrują.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ludzie, którzy chodzą spać wcześniej i wcześniej wstają są narażeni na mniejsze ryzyko poważnej depresji, wynika z dużych studiów genetycznych, których wyniki opublikowano na łamach JAMA Psychiatry. Ich autorzy – naukowcy z University of Colorado Boulder oraz Broad Institute of MIT and Harvard – przeanalizowali dane dotyczące ponad 840 000 ludzi. Dostarczyły one jednego z najsilniejszych dowodów na to, że nasz chronotyp – to, czy jesteśmy rannym ptaszkiem czy nocnym Markiem – wpływa na ryzyko depresji.
      Od pewnego czasu wiemy, że istnieje związek pomiędzy snem a zachowaniem. Lekarze kliniczni często jednak pytali nas: o ile wcześniej ludzi powinni chodzić spać, by odnieść z tego korzyści?, mówi profesor Celine Vetter. Okazało się, że już chodzenie spać o godzinę wcześniej jest powiązane ze znacznym zmniejszeniem ryzyka depresji.
      Już w 2018 roku Vetter opublikowała wyniki swoich długoterminowych badań nad 32 000 pielęgniarek i wykazała, że u tych, które wstawały wcześniej, ryzyko rozwoju depresji w ciągu 4 lat było o 27% niższe. Pozostawało jednak pytanie, na ile wcześniej należy wstawać.
      Wiadomo, że na nasz chronotyp wpływa ponad 340 wariantów różnych genów, w tym gen PER2. Wiemy też, że genetyka odpowiada za 12–42 procent naszych preferencji dotyczących snu. Na potrzeby obecnych badań naukowcy zidentyfikowali te warianty genów u ponad 840 000 osób. Wśród nich było 85 000 osób, które przez 7 dni nosiło urządzenia do monitorowania snu, a kolejnym 250 000 dano do wypełnienia kwestionariusze dotyczące snu.
      Około 33% badanych samoidentyfikowało się jako ranne ptaszki, 9% jako nocne Marki, reszta była pośrodku. Wyliczono, że średnio dla badanych połowa snu przypadała na godzinę 3 raną co, przy założeniu, że spali po 8 godzin oznaczało, że badani kładli się spać o godzinie 23, a wstawali o godzinie 7. Ten środek snu jest ważnym punktem odniesienia dla badań.
      Uzbrojeni w takie informacje naukowcy przyjrzeli się genom badanych oraz historii ich chorób. Wszystkie zebrane dane zostały następnie poddane analizie statystycznej, by odpowiedzieć na pytanie, czy te warianty genetyczne, które powodują, że jesteśmy rannymi ptaszkami są powiązane z niższym ryzykiem wystąpienia depresji. Odpowiedź: tak.
      Badania wykazały, że osoby, które wcześniej kładą się spać i wcześniej wstają narażają się na 23% niższe ryzyko poważnej depresji na każdą wcześniejszą godzinę, na którą przypada połowa snu.
      Naukowcy zauważają, że konieczne są dalsze badania, by poznać biologiczny mechanizm stojący za tym zjawiskiem oraz jaki ma ono wpływ na zdrowie.
      Niektórzy specjaliści sugerują, że być może przyczyną jest fakt, że osoby, które wstają wcześniej, mają dłuższy kontakt ze światłem naturalnym, które uruchamia całą kaskadę hormonów wpływających na nastrój. Inni zastanawiają się, czy posiadanie inne zegara biologicznego, czyli innego trybu funkcjonowania niż większość otaczających nas ludzi, samo w sobie nie wpływa negatywnie na nasz stan psychiczny. "Żyjemy w społeczeństwie, które jest zaprojektowane dla ludzi wstających wcześnie. Ci, którzy wstają późno często czują się niedopasowani do zegara całego społeczeństwa, stwierdza główny autor badań, Iyas Daghlas.
      Dla osób, które chciałyby przesunąć swój sen na wcześniejsze godziny, profesor Vetter ma radę. Róbcie tak, by wasze dni były jasne, a noce ciemne. Poranną kawę wypijcie na ganku lub balkonie. Jeśli tylko możecie, do pracy idźcie pieszo lub pojedźcie rowerem, a wieczorami zmniejszcie jasność ekranów urządzeń, z których korzystacie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Studia nad snem są prowadzone zwykle pod kątem badań neurologicznych i tak też jest postrzegana rola snu. Tymczasem badania nad jednymi z najprostszych zwierząt – hydrami – wskazują, że sen pojawił się na długo przed pojawieniem się mózgu. A pojawił się z powodów metabolicznych.
      Hydry (stułbie) to niezwykle proste zwierzęta. To polipy oddychające całą powierzchnią ciała. Żyją przyczepione do podłoża za pomocą stopy. Po drugiej stronie ciała mają otwór gębowy pełniący też rolę odbytu. Otoczony jest on ramionami, za pomocą których stułbia chwyta przepływające zwierzęta.
      Stułbie nie posiadają mózgu, a jedynie bardzo prosty bardzo rozproszony układ nerwowy. A mimo to, jak właśnie wykazał koreańsko-japońs zespół, stułbie wchodzą w stan spoczynku, który spełnia podstawowe kryteria snu.
      Od ponad wieku naukowcy badają sen i jego wpływ na mózg i strukturę, rolę dla pamięci i uczenia się. Rejestrują fale mózgowe w różnych fazach snu czy aktywność poszczególnych komórek. Badania te skupiają się na mózgu i w odniesieniu do tego organu rozważana jest rola snu.
      Z czasem zaczęły pojawiać się doniesienia,że molekuły powstające w mięśniach i innych tkankach mogą regulować sen. Prowadzono kolejne badania wskazujące, że śpią też coraz prostsze zwierzęta z coraz prostszym mózgiem. A jako, że sen wpływa na metabolizm, pojawiły się sugestie, że jego znacznie wykracza poza funkcje neurologiczne.
      W 1913 roku Henri Pieron zauważył, że sen nie jest tym samym co hibernacja, śpiączka czy inny podobny stan. Badania nad snem prowadzono głównie za pomocą EEG, zatem na zwierzętach, którym można przyczepić elektrody. Dopiero pod koniec lat 70. zaczęto badać sen u bezkręgowców. Pionierka takich badań, Irene Tobler z Uniwersytetu w Zurichu, opracowała kryteria snu, które można było stosować bez EEG.
      Musiało minąć ponad 20 lat badań, by w roku 2000 niezależnie od siebie ukazały się dwa artykuły naukowe dowodzące, że muchy też śpią. Mimo to, środowisko naukowe przez kolejne lata ze sceptycyzmem podchodziło do takich twierdzeń. Obecnie ponad 50 laboratoriów na całym świecie wykorzystuje muchy do badania fenomenu snu. A kolejne artykuły naukowe dowodzą, że sen jest czymś powszechnym w świecie zwierząt. I na muchach się nie skończyło. Gdy już wykazaliśmy, że muchy śpią, możliwym stało się, że wszystko śpi, mówi Paul Shaw z Wydziału Medycyny Uniwersytetu Waszyngtońskiego, jeden z autorów artykułu z roku 2000.
      Zwierzęta nie zawsze jednak śpią tak, jak ludzie. Dotychczas dowiedzieliśmy się, że delfiny i ptaki migrujące potrafią wprowadzić w stan snu jedną półkulę mózgu, wydając się przy tym całkowicie rozbudzone. Słonie prawie nie śpią, tymczasem pewien gatunek nietoperzy śpi niemal w każdej godzinie doby.
      W 2008 roku David Raizen i jego zespół zauważyli sen u nicienia Caenorhabditis elegans, a pięć lat później doniesiono o śpiących krążkopławach z rodzaju Cassiopea. To wskazywało, że sen wyewoluował może nawet około miliarda lat temu u bardzo prostych zwierząt.
      Teraz naukowcy z Uniwersytetu Kiusiu w Fukuoce, Uniwersytetu Tokijskiego oraz Narodowego Instytutu Nauki i Technologii Ulsan poinformowali, że śpią też stułbie, organizmy pozbawione mózgu. A są to zwierzęta jeszcze bardziej proste niż Cassiopea. To zaś wskazuje, że sen pojawił się wiele milionów lat temu, nie wymaga mózgu, odgrywa zatem znacznie szerszą rolę, niż mu przypisujemy.
      Stułbie śpią w sposób szczególny. Dopamina, która zwykle powoduje, że zwierzęta śpią mniej, u stułbi wywołuje bezruch. Naukowcy zaobserwowali, że nie śpią one w cyklu 24-godzinnym, ale zasypiają co 4 godziny.
      Jednak na poziomie genetycznym ich sen jest podobny, do snu innych zwierząt. Co najmniej niektóre geny, występujące u innych zwierząt, są zaangażowane w regulowanie snu u stułbi, wyjaśnia jeden z liderów najnowszych badań, profesor Taichi Itoh z Uniwersytetu Kiusiu.
      Ostatnie odkrycia wskazują, że parzydełkowce, do których należą stułbiopławy i krążkopławy, posiadały pewne genetyczne składniki snu zanim jeszcze oddzieliły się od wspólnego przodka z innymi zwierzętami. Te inne zwierzęta z czasem wykształciły centralny układ nerwowy, a sen zaczął odgrywać w nim nową rolę.
      Pozostaje jednak pytanie o rolę snu u zwierząt, które nie posiadają mózgu. Część naukowców przypuszcza, że odgrywa on rolę metaboliczną, pozwalając na zachodzenie reakcji, które nie mogą pojawić się, gdy zwierzę znajduje się w stanie czuwania. Procesy takie wówczas nie zachodzą, gdyż wymagałyby użycia energii potrzebnej do innych czynności, jak poruszanie się, polowanie czy pozostanie czujnym. Na przykład w przypadku nicienia C. elegans wydaje się, że sen umożliwia mu rośnięcie i regenerację tkanek. U pozbawionych snu stułbi dochodzi do zatrzymania podziału komórkowego. Podobne zjawiska zauważono u pozbawionych snu szczurów i muszek owocówek. Niewykluczone zatem, że główną rolą snu jest zarządzanie przepływem energii.
      Powyższe badania każą też się nam zastanowić, jakie zwierzę spało jako pierwsze. Prawdopodobnie zniknęło ono z powierzchni Ziemi setki milionów lat temu. Jeśli było wspólnym przodkiem człowieka i stułbi, to prawdopodobnie posiadało neurony i coś w rodzaju mięśni.
      Sen mógł pomagać w utrzymaniu zaczątków układu nerwowego, ale mógł też mieć znaczenie dla metabolizmu i trawienia. Zanim pojawił się mózg, istniał układ trawienny, zauważa Michael Abrams z University of California, Berkeley.
      Pojawiają się też kolejne pytania. Jeśli sen wymaga obecności neuronów, to jaka jest minimalna liczba neuronów potrzebna, by sen wyewoluował. I czy sen może być wywoływany przez inne typy komórek, co sugerują badania nad komórkami mięśni i wątroby. W końcu powstaje pytanie, czy zwierzęta nie posiadające neuronów mogą spać. Takimi zwierzętami są płaskowce czy gąbki. Być może w przyszłości uda się to zbadać.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcom udało się lepiej określić rolę snu w naszym życiu. Okazuje się, że w wieku około 30 miesięcy dochodzi do gwałtownego przemodelowania roli snu. Zmienia się ona z budowania mózgu na utrzymanie i naprawę.
      Naukowcy przeprowadzili analizę statystyczną ponad 60 studiów dotyczących snu. Analizowali czas snu, czas fazy REM, rozmiar mózgu i ciała. Na tej podstawie opracowali matematyczny model zmian snu w czasie rozwoju.
      Generalnie rzecz ujmując, istnieją dwie fazy snu. REM, charakteryzująca się szybkimi ruchami oczu, to głęboki sen podczas których śnimy. Oraz faza NREM, podczas której ruchy gałek ocznych są wolne. W tej fazie sny pojawiają się rzadko.
      Podczas fazy REM mózg tworzy nowe połączenia, budując i wzmacniając synapsy. W czasie snu móg jest też naprawiany i oczyszczany z produktów ubocznych, które nagromadziły się w czasie dnia.
      Analiza wykazała, że w wieku około 30 miesięcy dochodzi do fundamentalnej zmiany. Zamiast tworzyć i przecinać połączenia w czasie fazy REM, mózg skupia się głównie na naprawie. Zarówno w czasie fazy REM jak i NREM.
      Odkrycie, że ta zmiana jest tak radykalna i zachodzi jak za naciśnięciem przełącznika, było dla nas szokujące, przyznaje profesor biologii ewolucyjnej i medycyny obliczeniowej Van Savage z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA).
      Długość fazy REM zmniejsza się z wiekiem. U niemowląt, które śpią po 16 godzin na dobę, faza REM trwa przez około 50% czasu. Jednak w wieku około 30 miesięcy dochodzi do znacznego spadku długości fazy REM. Do wieku 10 lat REM zajmuje tylko 25% czasu snu, a do wieku 50 lat jest to 10–15 procent.
      Sen jest czymś powszechnym u zwierząt. Niemal tak oczywistym jak oddychanie i jedzenie. Powiedziałbym, że to jeden z filarów ludzkiego zdrowia, stwierdza Van Savage.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizycy z MIT opracowali kwantowy „ściskacz światła”, który redukuje szum kwantowy w laserach o 15%. To pierwszy taki system, który pracuje w temperaturze pokojowej. Dzięki temu możliwe będzie wyprodukowanie niewielkich przenośnych systemów, które będzie można dobudowywać do zestawów eksperymentalnych i przeprowadzać niezwykle precyzyjne pomiary laserowe tam, gdzie szum kwantowy jest obecnie poważnym ograniczeniem.
      Sercem nowego urządzenia jest niewielka wnęka optyczna znajdująca się w komorze próżniowej. We wnęce umieszczono dwa lustra, z których średnia jednego jest mniejsza niż średnica ludzkiego włosa. Większe lustro jest zamontowane na sztywno, mniejsze zaś znajduje się na ruchomym wsporniku przypominającym sprężynę. I to właśnie kształt i budowa tego drugiego, nanomechanicznego, lustra jest kluczem do pracy całości w temperaturze pokojowej. Wpadające do wnęki światło lasera odbija się pomiędzy lustrami. Powoduje ono, że mniejsze z luster, to na wsporniku zaczyna poruszać się w przód i w tył. Dzięki temu naukowcy mogą odpowiednio dobrać właściwości kwantowe promienia wychodzącego z wnęki.
      Światło lasera opuszczające wnękę zostaje ściśnięte, co pozwala na dokonywanie bardziej precyzyjnych pomiarów, które mogą przydać się w obliczeniach kwantowych, kryptologii czy przy wykrywaniu fal grawitacyjnych.
      Najważniejszą cechą tego systemu jest to, że działa on w temperaturze pokojowej, a mimo to wciąż pozwala na dobieranie parametrów z dziedziny mechaniki kwantowej. To całkowicie zmienia reguły gry, gdyż teraz będzie można wykorzystać taki system nie tylko w naszym laboratorium, które posiada wielkie systemy kriogeniczne, ale w laboratoriach na całym świecie, mówi profesor Nergis Mavalvala, dyrektor wydziału fizyki w MIT.
      Lasery emitują uporządkowany strumień fotonów. Jednak w tym uporządkowaniu fotony mają pewną swobodę. Przez to pojawiają się kwantowe fluktuacje, tworzące niepożądany szum. Na przykład liczba fotonów, które w danym momencie docierają do celu, nie jest stała, a zmienia się wokół pewnej średniej w sposób, który jest trudny do przewidzenia. Również czas dotarcia konkretnych fotonów do celu nie jest stały.
      Obie te wartości, liczba fotonów i czas ich dotarcia do celu, decydują o tym, na ile precyzyjne są pomiary dokonywane za pomocą lasera. A z zasady nieoznaczoności Heisenberga wynika, że nie jest możliwe jednoczesne zmierzenie pozycji (czasu) i pędu (liczby) fotonów.
      Naukowcy próbują radzić sobie z tym problemem poprzez tzw. kwantowe ściskanie. To teoretyczne założenie, że niepewność we właściwościach kwantowych lasera można przedstawić za pomocą teoretycznego okręgu. Idealny okrąg reprezentuje równą niepewność w stosunku do obu właściwości (czasu i liczby fotonów). Elipsa, czyli okrąg ściśnięty, oznacza, że dla jednej z właściwości niepewność jest mniejsza, dla drugiej większa.
      Jednym ze sposobów, w jaki naukowcy realizują kwantowe ściskanie są systemy optomechaniczne, które wykorzystują lustra poruszające się pod wpływem światła lasera. Odpowiednio dobierając właściwości takich systemów naukowcy są w stanie ustanowić korelację pomiędzy obiema właściwościami kwantowymi, a co za tym idzie, zmniejszyć niepewność pomiaru i zredukować szum kwantowy.
      Dotychczas optomechaniczne ściskanie wymagało wielkich instalacji i warunków kriogenicznych. Działo się tak, gdyż w temperaturze pokojowej energia termiczna otaczająca system mogła mieć wpływ na jego działanie i wprowadzała szum termiczny, który był silniejszy od szumu kwantowego, jaki próbowano redukować. Dlatego też takie systemy pracowały w temperaturze zaledwie 10 kelwinów (-263,15 stopni Celsjusza). Tam gdzie potrzebna jest kriogenika, nie ma mowy o niewielkim przenośnym systemie. Jeśli bowiem urządzenie może pracować tylko w wielkiej zamrażarce, to nie możesz go z niej wyjąć i uruchomić poza nią, wyjaśnia Mavalvala.
      Dlatego też zespół z MIT pracujący pod kierunkiem Nancy Aggarval, postanowił zbudować system optomechaczniczny z ruchomym lustrem wykonanym z materiałów, które absorbują minimalne ilości energii cieplnej po to, by nie trzeba było takiego systemu chłodzić. Uczeni stworzyli bardzo małe lustro o średnicy 70 mikrometrów. Zbudowano je z naprzemiennie ułożonych warstw arsenku galu i arsenku galowo-aluminowego. Oba te materiały mają wysoce uporządkowaną strukturę atomową, która zapobiega utratom ciepła. Materiały nieuporządkowane łatwo tracą energię, gdyż w ich strukturze znajduje się wiele miejsc, gdzie elektrony mogą się odbijać i zderzać. W bardziej uporządkowanych materiałach jest mniej takich miejsc, wyjaśnia Aggarwal.
      Wspomniane wielowarstwowe lustro zawieszono na wsporniku o długości 55 mikrometrów. Całości nadano taki kształt, by absorbowała jak najmniej energii termicznej. System przetestowano na Louisiana State University. Dzięki niemu naukowcy byli w stanie określić kwantowe fluktuacje liczby fotonów względem czasu ich przybycia do lustra. Pozwoliło im to na zredukowanie szumu o 15% i uzyskanie bardziej precyzyjnego „ściśniętego” promienia.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Konsolidując pamięć wcześniejszego spożycia, glutaminianergiczne neurony piramidowe brzusznego i grzbietowego hipokampa odgrywają kluczową rolę w hamowaniu jedzenia/poboru energii w okresie poposiłkowym.
      Wspomnienia ostatnio zjedzonych pokarmów mogą stanowić potężny mechanizm kontroli zachowań związanych z odżywianiem, gdyż zapewniają zapis ostatniego spożycia, który prawdopodobnie przetrwa większość sygnałów hormonalnych i mózgowych generowanych przez posiłek - podkreśla dr Marise Parent z Uniwersytetu Stanowego Georgii. Co jednak zaskakujące, regiony mózgu, które pozwalają pamięci kontrolować przyszłe zachowania związane z odżywianiem, są w dużej mierze nieznane - dodaje.
      Komórki hipokampa dostają informacje o stanie łaknienia i są połączone z obszarami mózgu istotnymi dla zapoczątkowania i zahamowania jedzenia. Naukowcy postanowili więc sprawdzić, czy zaburzenie funkcji hipokampa po posiłku, kiedy wspomnienie jedzenia jest stabilizowane, może sprzyjać przyszłemu spożyciu, gdy komórki zaczynają działać normalnie.
      Autorzy artykułu z pisma eNeuro posłużyli się optogenetyką, która pozwala kontrolować pojedyncze neurony za pomocą światła. Gdy Amerykanie wykorzystali tę metodę, by zahamować komórki hipokampa po jedzeniu, okazało się, że zwierzęta jadły następny posiłek wcześniej i pochłaniały niemal 2-krotnie więcej jedzenia. Działo się tak, mimo że komórki działały już wtedy normalnie. Nie miało przy tym znaczenia, czy szczurom dawano paszę dla gryzoni, roztwór sacharozy czy wodę z sacharyną.
      Naukowcy byli zaskoczeni faktem, że szczury spożywały więcej sacharyny, bo ta nieposiadająca wartości odżywczych substancja słodząca generuje bardzo mało jelitowych sygnałów chemicznych charakterystycznych dla jedzenia. Mając to na uwadze, doszli do wniosku, że efekt, który dostrzegli, można wyjaśnić wpływem na konsolidację pamięci, a nie upośledzoną zdolnością do przetwarzania sygnałów żołądkowo-jelitowych.
      Amerykanie podkreślają, że uzyskane wyniki mają ogromne znaczenie dla zrozumienia przyczyn otyłości i opracowania metod jej leczenia. Wiele wskazuje na to, że wspieranie zależnych od hipokampa wspomnień tego, co, kiedy i jak dużo się zjadło, może być użyteczną strategią odchudzania.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...