大脑半球在睡眠中

人类都是双边对称的。因此,我们的大脑是由两部分称为半球,与专业纤维束相互通信跨中线运行。虽然每个半球倾向于处理感官(视觉、听觉、触觉)和电动机的控制身体的另一侧,我们通常不会意识到这个分区的功能,由于脑半球的持续沟通。在人类中,两个半球也专门对某些功能:语言领域,例如,通常是在左半球。

大多数动物(鸟类、爬行动物、两栖动物、鱼、昆虫、软体动物,等等),像人类一样,双边对称的,提出了双边对称的大脑。研究睡眠的爬行动物,澳大利亚龙Pogona vitticeps,路易斯·里克尔梅和Gilles劳伦洛伦茨Fenk马克斯-普朗克研究所的大脑研究在法兰克福,德国,报告在3月23日出版的《华尔街日报》自然在一阶段的睡眠,的两半Pogona大脑互相竞争,这样强加其活动在另一边,直到优势半球切换到另一边,整个晚上来回交替。

洛伦茨Fenk解释道:“睡在Pogona分为两种状态,类似描述的哺乳动物,包括人类:所谓的慢波睡眠的阶段,脑电图显示低频波理论的名字,第二个阶段,称为快速眼动(快速眼动)或异相睡眠的脑电图与记录在清醒状态(因此“矛盾”)和眼睛眼皮下倾向于做牛肉干运动(REM)虽然身体否则瘫痪”。在人类中,睡眠开始长慢波相(约60分钟),其次是5 - 10分钟的快速眼动,这交替周期开始一遍又一遍,每晚5 - 7倍。随着夜的发展,快速眼动睡眠分数的增加在每一个睡眠周期。在Pogona,睡眠周期更短(小于2分钟)和两种睡眠状态相等时间(48 - 60秒)在整个夜晚。龙经历250 - 350这样每晚的睡眠周期,定期交流之间的版本的慢波和快速眼动睡眠。

通过记录神经元活动同时从同一区域(称为屏状核)的两面Pogona大脑,科学家们发现,经营独立于对方在慢波睡眠阶段。令他们吃惊的是,然而,双方成为精确同步在REM,但很短的20毫秒的延迟(毫秒1000秒)之间的左脑和右脑。更令人惊讶的是,他们发现领先对方20 ms之间切换每个睡眠周期平均一次左右。通过比较的强度信号记录在左和右屏状核在REM,他们也观察到,与较强的活动通常领先。一起与其他证据在他们大脑的报告建议,双方互相竞争在REM睡眠期间,但不是在慢波睡眠阶段,竞争时,强强加其活动。这种形式的竞争“赢者通吃”的。有趣的是,尽管左右把主角平等倍整晚(约一半的睡眠周期每个),双方之间切换不发生与每一个睡眠周期。此外,双方之间的切换变得不那么频繁的最后几个小时里,与一方支配另许多睡眠周期,在卸任之前统治另一个,又连续许多周期。“这表明几个sleep-control回路的存在和相互作用,每个都有不同的时间尺度,和这些系统的进化时间尺度整个晚上;这表明无论睡眠对于这些动物的功能,不同的机制可能是在游戏早期和晚期的夜晚,不同的后果”,Laurent说。

为了了解大脑的双方相互作用和互相竞争在REM睡眠期间,科学家们发现,这种竞争并不是由于左和右屏状核之间的直接交互,而是电路进一步发现在大脑、中脑和后脑之间的交界处。这些所谓的地峡的电路被发现在所有的脊椎动物,包括哺乳动物和人类,特别研究了鸟类。那里,他们已被证明是重要的对于某些形式的视觉注意力在醒着的鸟(猫头鹰和鸽子)。通过损伤的一个组成部分,这些只有一侧的地峡的电路Pogona大脑,Fenk和他的同事们能够取消定期切换方面优势,导致完整主导对方整个晚上(连续的)。

当电路元件与本研究(屏状核、中脑和地峡)存在于哺乳动物包括人类,它还不知道是否在人类竞争交互发生在REM睡眠期间相同。睡眠的机制和功能是复杂的,在任何动物仍然知之甚少。这些新结果在爬行动物添加一个新层次的复杂性睡眠动力学和功能的重要问题。

参考:Fenk洛杉矶,里克尔梅杰,劳伦特·g·两半球间的竞争在睡眠中。自然。2023:1-7。doi:10.1038 / s41586 - 023 - 05827 - w

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