Litar Otak Terlibat dalam Mengantuk, "Zoning Out"
Penyelidikan yang baru muncul membawa perspektif baru mengenai konsep tidur. Pemikiran tradisional berpendapat bahawa otak benar-benar terjaga atau tertidur - cadangan yang sama sekali tidak ada.
Kini, ahli sains saraf Institut Teknologi Massachusetts (MIT) telah menemui litar otak yang dapat memicu kawasan kecil otak untuk tertidur atau menjadi kurang waspada, sementara otak yang lain tetap terjaga.
Para saintis mendapati bahawa rangkaian ini berasal dari struktur otak yang dikenali sebagai nukleus retikular thalamic (TRN). TRN menyampaikan isyarat ke thalamus dan kemudian korteks otak, mendorong kantong gelombang otak yang perlahan dan berayun sebagai ciri tidur nyenyak.
Pengayunan perlahan juga berlaku semasa koma dan anestesia umum, dan dikaitkan dengan penurunan gairah. Dengan aktiviti TRN yang mencukupi, gelombang ini dapat mengambil alih seluruh otak.
Para penyelidik percaya TRN dapat membantu otak menyatukan kenangan baru dengan mengkoordinasikan gelombang perlahan antara bahagian otak yang berlainan, yang membolehkan mereka berkongsi maklumat dengan lebih mudah.
"Semasa tidur, mungkin kawasan otak tertentu mempunyai gelombang perlahan pada masa yang sama kerana mereka perlu bertukar maklumat antara satu sama lain, sedangkan yang lain tidak," kata Dr. Laura Lewis, sekutu penyelidikan dan salah seorang penulis utama kajian baru.
TRN juga mungkin bertanggung jawab atas apa yang terjadi di otak ketika orang yang kurang tidur mengalami sensasi singkat "mengezon keluar" ketika berjuang untuk tetap terjaga, kata para penyelidik.
Hasil kajian muncul dalam jurnal eLife.
Pengarang pertama yang lain ialah Jakob Voigts, penulis kanan adalah Emery Brown dan Michael Halassa. Penulis lain adalah gabungan penyelidikan MIT Francisco Flores dan Matthew Wilson.
Sehingga kini, kebanyakan kajian tidur telah memfokuskan pada kawalan tidur global, yang berlaku ketika seluruh otak terjaga dalam gelombang perlahan - ayunan aktiviti otak yang dibuat ketika set neuron dibungkam untuk jangka masa yang singkat.
Walau bagaimanapun, kajian baru-baru ini menunjukkan bahawa haiwan yang kurang tidur dapat menunjukkan gelombang perlahan di bahagian otak mereka ketika mereka masih terjaga, menunjukkan bahawa otak juga dapat mengawal kewaspadaan pada tingkat lokal.
Pasukan MIT memulakan penyiasatannya terhadap kawalan kewaspadaan tempatan atau mengantuk dengan TRN kerana lokasi fizikalnya menjadikannya kedudukan yang sempurna untuk berperanan dalam tidur, kata Lewis.
TRN mengelilingi thalamus seperti cengkerang dan dapat bertindak sebagai penjaga pintu untuk maklumat sensori memasuki thalamus, yang kemudian mengirimkan maklumat ke korteks untuk diproses lebih lanjut.
Dengan menggunakan optogenetik, teknik yang membolehkan para saintis merangsang atau membungkam neuron dengan cahaya, para penyelidik mendapati bahawa jika mereka lemah merangsang TRN pada tikus yang terjaga, gelombang perlahan muncul di bahagian kecil korteks. Dengan lebih banyak rangsangan, keseluruhan korteks menunjukkan gelombang perlahan.
"Kami juga mendapati bahawa ketika anda mendorong gelombang perlahan ini di korteks, haiwan mula bertindak secara tingkah laku seperti mengantuk. Mereka akan berhenti bergerak, nada otot mereka akan turun, ”kata Lewis.
Para penyelidik percaya TRN mengatur kawalan otak ke atas kawasan otak tempatan, meningkatkan atau mengurangkan gelombang perlahan di kawasan tertentu sehingga kawasan tersebut dapat berkomunikasi antara satu sama lain, atau mendorong beberapa kawasan menjadi kurang waspada ketika otak sangat mengantuk.
Ini dapat menjelaskan apa yang berlaku pada manusia ketika mereka kurang tidur dan seketika keluar tanpa benar-benar tertidur.
"Saya cenderung berpikir itu terjadi kerana otak mulai beralih ke tidur, dan beberapa kawasan otak tempatan menjadi mengantuk walaupun anda memaksa diri untuk tetap terjaga," kata Lewis.
Memahami bagaimana otak mengawal gairah dapat membantu para penyelidik merancang ubat tidur dan anestetik baru yang mewujudkan keadaan yang lebih serupa dengan tidur semula jadi. Merangsang TRN dapat menyebabkan keadaan tidur yang mendalam, tidak seperti REM, dan penyelidikan sebelumnya oleh Brown dan rakan sekerja menemui litar yang menghidupkan tidur REM.
Brown menambah, "TRN kaya dengan sinapsis - sambungan di otak - yang melepaskan neurotransmitter GABA yang menghalang. Oleh itu, TRN hampir pasti merupakan tempat tindakan banyak ubat anestetik, memandangkan sebilangan besar dari mereka bertindak pada sinapsis ini dan menghasilkan gelombang perlahan sebagai salah satu ciri khas mereka. "
Karya sebelumnya oleh Lewis dan rakan-rakan telah menunjukkan bahawa tidak seperti gelombang tidur yang perlahan, gelombang perlahan di bawah anestesia umum tidak diselaraskan, menunjukkan mekanisme mengapa ubat-ubatan ini mengganggu pertukaran maklumat di otak dan menghasilkan ketidaksadaran.
Sumber: Institut Teknologi Massachusetts / EurekAlert
