Serotonin ist ein Mehrzweck-Molekül gefunden, während des Gehirns, eine Rolle spielen, in der Erinnerung, Wahrnehmung und Gefühle des Glücks-und andere Gefühle. Insbesondere, Forscher haben lange darüber diskutiert, serotonin Rolle im Schlaf: Macht serotonin, die den Schlaf fördern, oder sein Gegenteil, das Wachsein?
Nun, Caltech Wissenschaftler haben herausgefunden, dass serotonin ist notwendig für den Schlaf in zebrafischen und Maus-Modellen.
Ein Papier beschreibt die Forschung erscheint online am 24 Juni in der Fachzeitschrift Neuron. Die Arbeit ist eine Kollaboration zwischen dem Caltech-Labors von David Prober, professor der Biologie und verbundenes Mitglied der Fakultät der Tianqiao und Chrissy Chen Institut für Neurowissenschaften am Caltech; und Viviana Gradinaru (BS ’05), professor für Neurowissenschaften und biologische engineering, Heritage Medical Research Institute Investigator und Direktor des Chen-Institut Zentrum für Molekulare und Zelluläre Neurowissenschaft.
Frühere Studien über serotonin und Schlaf haben, ergab widersprüchliche Ergebnisse. Einige Untersuchungen zeigten, dass serotonin fördert den Schlaf, aber andere arbeiten haben gezeigt, dass die serotonin-produzierenden Nervenzellen waren die meisten aktiven und die Freigabe der Chemikalie während im Wachzustand.
Um sich dieser Debatte, die Caltech-team konzentrierte sich auf eine region, genannt die raphe-Kerne, die das Gehirn die Haupt-Bevölkerung von serotonin-produzierenden (oder serotonerge) Neuronen. Die raphe sind evolutionär alte Strukturen, die man in den Hirnstamm ein breites Spektrum von Organismen, von Fischen bis zum Menschen, und Sie sind verantwortlich für die Herstellung und den Versand von serotonin zu anderen Regionen des Gehirns.
Angeführt von senior-Postdoc-Stipendiat Grigorios Oikonomou des Prober-Labor, begann die Forschung mit zebrafischen, kleine durchsichtige Fische, die Häufig verwendet werden als ein Modell zur Untersuchung schlafen. Wie der Mensch, Zebrafisch-Larven sind nachtaktiv-was bedeutet, dass Ihr Schlaf tritt meistens in der Nacht.
Erstens, die Forscher genetisch mutierten Zebrafisch, so dass Ihre raphe nicht produzieren serotonin. Diese mutierten Fisch, das team fand, schlief etwa halb so viel wie normaler Fisch. In einem anderen experiment, die Forscher Entnahmen der raphe zusammen, und diese Fische auch schlief viel weniger als üblich.
„Dies deutet darauf hin, dass serotonin produziert von der raphe ist erforderlich für die Fische zu bekommen, ein normales Maß an Schlaf“, sagt Oikonomou.
In einer Dritten Reihe von Experimenten, Zebrafisch wurden genetisch so verändert, dass Ihre raphe könnte, werden durch Licht aktiviert. Scheint ein Licht auf diese Fische setzen Sie, um zu schlafen, was impliziert, dass die Aktivierung der raphe induziert Schlaf. Dieser Effekt erfordert serotonin, da die Aktivierung der raphe bei Fischen, die nicht synthetisieren serotonin-hatte keine Wirkung auf den Schlaf.
Das team aus der Prober-Labor dann zusammen mit den Wissenschaftlern in der Gradinaru Labor weiterhin die serotonin-Studien in Mäusen. Led-Diplom-student Michael Altermatt, das team untersuchte serotonergen Neuronen der Maus raphe und bestätigt, dass Sie tatsächlich überwiegend aktiv, während die Tiere wach sind und weniger aktiv beim schlafen, in übereinstimmung mit früheren Studien.
Als Prober ‚ s lab hat im Zebrafisch, die Gradinaru lab-team genetisch entfernt die serotonergen Neuronen der Maus raphe und fand, dass die Mäuse schliefen weniger als üblich. Die Stimulierung dieser Nervenzellen mit Licht auch die Mäuse schlafen, aber nur wenn das Licht verabreicht wurde bei Frequenzen, die im Einklang mit der Natur vorkommenden baseline Aktivitätsmuster dieser Neuronen bei Wachen.
„Es ist ein offensichtliches paradox: die Stimulierung der Neuronen bewirkt, dass die Tiere schlafen, und doch sind die Neuronen, die normalerweise während des Tages aktiv“, sagt Altermatt.
Oikonomou, erklärt: „Es gibt zwei wesentliche Faktoren, die den Schlaf. Das eine ist die innere Uhr-wenn es ist Licht am Tag, der Körper wach ist, und wenn es dunkel wird, der Körper weiß, um zu schlafen. Der andere Faktor heißt homeostatic sleep pressure. Wenn Sie aufwachen am morgen, Sie haben nur bekommen rest, und so sind Sie energisch. Als der Tag geht weiter, Sie müde und schläfrig, so gibt es ein Gebäude von Druck zu schlafen. Wenn Sie nicht schlafen in der Nacht, Schlaf Druck ist noch höher, und Sie sind noch mehr müde am nächsten Tag, auch wenn es hell draußen ist, und Ihre innere Uhr diktiert, dass Sie sollten wach sein.“
„Die Theorie ist, dass, um zu schlafen, müssen Sie high-sleep-Druck und der circadianen Uhr ausgerichtet werden muss mit der Zeit der Tag-Nacht für tagaktive Wesen wie uns und tagsüber für nachtaktive Tiere.“
Die Forscher vermuten, dass das feuern der Neuronen in den raphe und deren Freisetzung von serotonin ist ein Weg für das Gehirn zu bauen, bis der Schlaf Druck. In der Tat, fanden Sie, dass Zebrafisch fehlt serotonin, sowie Mäuse mit abgetragen raphe zeigen, reduziert Schlaf Druck.
Während der Studien wurden in Tiermodellen, die raphe-region und die Produktion von serotonin sind ähnlich wie im menschlichen Gehirn. Die Forschung kann dazu beitragen, die Erklärungen einiger schlafen-in Verbindung stehende Nebenwirkungen gemeinsame Antidepressiva erhöhen den Serotoninspiegel im Gehirn.