Forscher an der Stanford University School of Medicine haben herausgefunden, dass die neuronalen Signaturen zu schlafen, Zebrafisch sind Analog zu denen des Menschen, was darauf hindeutet, dass die Aktivität des Gehirns entwickelt, die mindestens 450 Millionen Jahren, bevor Kreaturen kroch aus dem Ozean.
Wissenschaftler wissen seit mehr als 100 Jahren, dass die Fische geben Sie einen sleeplike Zustand, aber bis jetzt Sie nicht wissen, ob Ihr Schlaf glich, dass die Tiere an land.
Die Forscher fanden heraus, dass beim Zebrafisch schlafen, Sie kann zwei Zustände anzeigen, die ähnlich sind zu denen in Säugetieren, Reptilien und Vögel: slow-wave-Schlaf und Paradox, oder rapid eye movement, schlafen. Die discovery ist das erste mal, diese Gehirn-Muster wurden aufgenommen in Fisch.
„Damit bewegt sich die evolution von neuronalen Signaturen der Schlaf wieder schon ein paar Jahre“, sagte post-doc-Stipendiat Louis Leung, PhD.
Ein Papier beschreibt die Forschung wird veröffentlicht Juli 10 in der Natur. Philippe Mourrain, PhD, associate professor für Psychiatrie und Verhaltensforschung, ist der leitende Autor. Leung ist der führende Autor.
Die Untersuchung der Zebrafisch, gemeinsamen aquarium-Bewohner auch bekannt als danios, die Forscher Bauten ein bench-Top-fluorescent light-sheet-Mikroskop in der Lage full-Fisch-Körper-Bildgebung mit single-cell-Auflösung. Sie erfasst die Aktivität des Gehirns während der Fisch schlief in einem agar-agar-Lösung, die immobilisiert Ihnen. Sie beobachtet auch die Herzfrequenz, Augenbewegungen und Muskeltonus des schlafenden Fische mit Hilfe eines Fluoreszenz-basierten moderenen Polysomnographie, dass Sie sich entwickelt haben.
Sie nannten die Schlaf Zustände, die Sie beobachtet „langsam platzen sleep“, die sich Analog zur slow-wave-Schlaf, und „Vermehrungs-wave-Schlaf,“ Analog zu den REM-Schlaf. Obwohl die Fische nicht bewegen Sie Ihre Augen im REM-Schlaf, das Gehirn und Muskel Signaturen ähnlich sind. (Auch Fische nicht in der Nähe Ihrer Augen, wenn Sie schlafen, denn Sie haben keine Augenlider.)
Schlafen wie die Fische
Die Forscher fanden eine weitere übereinstimmung zwischen Fisch und Mensch schlafen. Durch die genetisch stören die Funktion von melanin-konzentrierende Hormon, ein Peptid, das regelt den Schlaf-wach-Zyklus, und die Beobachtung neuronaler Ausdrücke, wie die Fische schliefen, haben die Forscher festgestellt, dass die Hormon-Signalweg reguliert die Fische die Vermehrung wave-Schlaf die Art und Weise es regelt den REM-Schlaf bei Säugetieren.
Andere Aspekte der Ihre Schlaf-Zustand sind ähnlich denen von land-Wirbeltieren, Mourrain, sagte: Die Fische bleiben noch, Ihre Muskeln entspannen, Ihre cardio-respiratorische Rhythmen verlangsamen und Sie nicht reagiert, wenn Sie angesprochen werden.
„Sie verlieren Muskeln, Ihren Herzschlag sinkt, Sie reagieren nicht auf Reize-der einzige wirkliche Unterschied ist, dass ein Mangel an rapid eye movement während des REM-Schlafes,“ Mourrain sagte, obwohl er fügte hinzu, „Die schnelle Bewegung der Augen ist nicht ein gutes Kriterium dieses Staates, und wir nenne es lieber paradoxen Schlaf, da das Gehirn sieht wach, während man schläft.“
Während Wissenschaftler können nicht sicher sagen, dass alle Tiere schlafen, es scheint sich zu einer universellen Bedarf bei den Wirbeltieren und Wirbellosen. Tiere werden sterben, wenn Sie sind Schlaf entzogen lang genug, und Menschen, die nicht bekommen, ausreichend Schlaf, leiden unter psychischen Problemen wie Gedächtnislücken und Beeinträchtigung des Urteilsvermögen, zusammen mit einem höheren Risiko von Erkrankungen wie Adipositas und Bluthochdruck.
Die genauen Vorteile des Schlafes sind noch ein Geheimnis, jedoch. „Es ist eine wesentliche Funktion,“ Mourrain sagte, „aber wir wissen nicht genau, was es tut.“
Er fügte hinzu, dass Schlafstörungen verbunden sind die meisten neurologischen Erkrankungen wie Autismus-Spektrum-Störungen, Fragile X-Syndrom und die Alzheimer-und Parkinson-Krankheit. „Schlafstörungen sind ein erschwerender Faktor für diese Störungen,“ Mourrain sagte. Es ist entscheidend, um die Entwicklung dieses Tiermodell zur Untersuchung Schlaf-Funktionen auf zellulärer Ebene, einschließlich der neuronalen Konnektivität und der DNA-Reparatur, und wiederum verstehen die pathophysiologischen Konsequenzen von Schlaf Störungen, fügte er hinzu.
Die Entdeckung bedeutet zu schlafen Forschung durchgeführt werden kann, auf den Zebrafisch, die sind einfach zu studieren, zum Teil, weil Sie transparent. Sie vermehren sich schnell, sind kostengünstig zu pflegen und sind nur über einen Zoll lang. Drogentests erfordert nur die Zugabe von Chemikalien um Ihr Wasser.
„Weil der Fisch neuronale Signaturen sind im wesentlichen die gleichen, wie bei uns, können wir Informationen über Sie, um neue leads generieren für arzneimittelstudien,“ Leung sagte. Er fügte hinzu, dass Mäuse, die oft ein stand-in für den menschlichen Forschung, sind nachtaktiv und eine weniger relevante Modell für unseren Schlaf.
„Zebrafisch sind tagaktiv wie die Menschen, es ist vielleicht mehr biologisch genau zu vergleichen Fische schlafen mit Menschen“ für einige Aspekte,“ Leung sagte.
Forscher am National Institute of Genetics in Mishima, Japan, trugen ebenfalls zu der Studie.
Die Arbeit wurde finanziert durch die National Institutes of Health (grant JP18H04988), dem National Institute of Neurological Disorders and Stroke das National Institute of Diabetes and Digestive und Kidney Diseases, National Institute of Mental Health, National Institute on Drug Abuse, National Institute on Aging, National BioResource Project, das von der Defense Advanced Research Projects Agency, der National Science Foundation, die Familie Wiegers Fonds, die AE-Stiftung, die Tarlton-Stiftung, der Gatsby-Stiftung, die Tashia und John Morgridge Fonds, die Stanford School of Medicine Dean ‚ s Fellowship, die Hell-Focus Foundation, die Simons-Stiftung und der John Merck Fund.
Stanford Department of Psychiatry and Behavioral Sciences unterstützte auch die Arbeit.