睡眠研究高分辨率图像显示在睡眠期间大脑如何重置

引人注目的老鼠的大脑内的电子显微镜照片显示发生在我们自己的大脑每一天:我们的突触-神经细胞之间的连接变得强壮和大在白天的刺激,然后萎缩近20%,而我们的睡眠,第二天创造更多的成长和学习的空间。

今天公布的四年的研究项目科学提供了一个直接的视觉证据提出的“突触体内平衡假说”(害羞)。威斯康辛州中心的同事和Giulio Tononi睡眠和意识。

这一假说认为,睡眠是塑料的价格我们支付的大脑,能够不断学习新事物。

当突触中不断地激活醒来,它生长在强度,这种增长被认为是对学习和记忆很重要。根据害羞,然而,这种增长需要平衡,以避免饱和的突触和神经信号和记忆的删除。睡眠被认为是最好的时间重正化的过程,因为我们睡着的时候更少关注外部世界和是免费的“现在”。

当突触更强和更有效的他们也变得更大,反之他们削弱时收缩。因此,托诺海利和推断,害羞的直接测试是确定尺寸是否睡眠和清醒之间的突触变化。为此,他们用极端的方法高空间分辨率称为串行扫描三维电子显微镜。

研究本身是一个巨大的事业,与许多研究专家为四年拍摄工作,重建和分析两个老鼠大脑皮层的大脑区域。他们能够重建6920突触和测量他们的尺寸。

团队故意不知道他们是否休息鼠标或大脑细胞的分析,已经醒了。当他们终于打破了代码和相关的测量与小鼠的睡眠时间在六到八小时在照片拍摄之前,他们发现几小时的睡眠导致平均减少了18%的大小突触。这些变化发生在这两个方面的大脑皮层突触的大小成正比。

扩展发生在约80%的突触但幸免最大的,这可能是最稳定的记忆痕迹。

明确的超微结构而言,“这表明,突触的大小和力量的平衡是沮丧和之后的恢复睡眠,”同事说。“值得注意的是,绝大多数的突触皮层接受如此大的变化大小超过几个小时的唤醒和睡眠。

托诺补充道,“从老鼠到人类推断,我们的研究结果意味着,每天晚上数万亿突触的皮层可以更瘦了近20%。”

该研究发表在今天科学随着理查德·哈甘耐尔教授的博士的研究实验室在巴尔的摩约翰霍普金斯大学。这项研究中,使用生化和分子方法,证实了害羞的预测突触接受一个按比例缩小的过程睡眠对于这个过程,并确定基因重要。