Esileht > ajuteadus, erilised teadvusseisundid, uni ja unenäod > Une mõjutamine valgussignaalide abil

Une mõjutamine valgussignaalide abil

Uni on väga põnev nähtus, mille neuronaalsete aluste mõistmine aitab meid kindlasti sammukese ka teadvuse probleemi lahendamiseni. Millised ajupiirkonnad ja -protsessid on seotud unega? Klassikaliselt seotakse uneseisundi kontrolliga mitmeid erinevaid neuronikogumeid (ehk tuumasid) ajutüves. Sealt lähtuvad juhtteed mõjutavad ajukoort atsetüülkoliini, serotoniini ja noradrenaliini kaudu. Atsetüülkoliini on alati seotud teadvusseisundiga ning hiljutine uurimistöö näitas, et noradrenaliin võib atsetüülkoliinist veelgi tähtsam olla, kuid tegelikult selgub kirjandusse süübides, et une-ärkveloleku vahetumist kontrollivad teisedki ained ja teisedki rakukogumid. Kõige olulisemad neist näivad olevat hüpotaalamuses, kus paiknevad näiteks hüpokretiini / oreksiini tootvad neuronid.

Just need neuronid on tänase postituse peategelased, sest kahes hiljuti ilmunud elegantses töös rakendasid teadlased optogeneetilisi meetodeid, mõjutamaks nende neuronite tööd. Optogeneetilised meetodid seisnevad selles, et teadlased saavad valgussignaalide abil mõjutada eelnevalt geneetiliselt modifitseeritud neuroneid, neid kas vaigistades või aktiveerides. Selline lähenemine võimaldab uurida erinevate neuronipopulatsioonide otsest mõju erinevatele ajuprotsessidele. Täna tutvustavates töödes kasutati neid meetodeid, et mõjutada hüpokretiini / oreksiini neuroneid ning seeläbi katselooma kas äratada või hoopis magama panna. Põhimõtteliselt tähendab see tõepoolest seda, et loomakeste hüpokretiini / oreksiini neuroneid valgustati erineva valgusega ja see erinev valgus töötas nagu „uni sisse – uni välja“ lüliti. Kui see kõik kõlab huvitavalt ja uudselt, siis vaadake varem blogis viidatud videoloengut nende meetodite kohta.

Stanfordi ülikooli teadlasterühmal õnnestus näidata, et kui une ajal hüpokretiini / oreksiini neuroneid optogeneetiliselt lühikeseks ajaks aktiveerida, oli hiirtel raskem järgmisel päeval eelnevalt õpitud ülesannet lahendada. Teadlased tõlgendasid seda tulemust sellega, et une „killustamine“ hüpokretiini neuronite mõjutamise abil takistas eelmisel päeval kogutud teabe edukat talletamist, mis tähendab teisisõnu seda, et mälusisude talletamiseks on tarvilik järjepidev uni. Pikemalt on sellest tööst kirjutatud ERRi teadusuudiste portaalis. Teises samalaadses töös tegid Jaapani teadlased vastupidise käigu: nad mitte ei aktiveerinud hüpokretiini / oreksiini neuroneid optogeneetiliselt, vaid vaigistasid neid sama meetodi abil. Ja mis juhtus? Nagu võiks oodatagi, langesid katseloomad hüpokretiini / oreksiini neuronite vaigistamisel sügavasse unne. Huvitaval kombel oli see efekt siiski sõltuv hiire päevasest tsüklist: vähemaktiivsel ajal oli optogeneetiline mõjutus tõhus ja hiired langesid sügavasse unne, kuid see efekt ei ilmnenud siis, kui hiired olid aktiivses olekus (öösel). See tulemus näitab veelkord seda, et hüpokretiin / oreksiin ei ole ainus aine, mis on tarvilik ärkveloleku seisundi alalhoidmiseks – tema mõju pidurdamisel ei ole mingit tagajärge hiire aktiivse perioodi jooksul, kus ärkvelolekut toetavad ka teised mehhanismid. Otse loomulikult jääb ka võimalus, et teadlaste optogeneetiline manipulatsioon polnud piisav, et vaigistada kõiki hüpokretiini / oreksiini neuroneid.

Loodetavasti tehakse sarnaseid katseid peagi ka samuti hüpotaalamuses pesitsevate histamiini neuronitega, sest just need näitavad aju neuronitest kõige spetsiifilisemat seost ärkvelolekuga – kui katseloom on ärkvel, siis need rakud laenglevad hooga, kui katseloom magab, siis need rakud on vait ning alustavad taas laenglemist vaid mõned hetked enne katselooma ärkamist. Muuseas, histamiini mõju kohta võite küsida ka igalt tuttavalt, kes on oma allergia raviks kasutanud antihistamiinikuid – lisaks sellele, et kaob sügelus, nohu või muu allergia väljendusviis, muutub inimene pärast tableti sissevõtmist ka väga uniseks (ja uni öösel on raskem ning ärgata on veelgi keerulisem kui tavaliselt). Mind ennast alati hämmastab see, kui palju erinevaid neurobioloogilisi mehhanisme on aju seisundi reguleerimiseks. See kas tähendab, et aju seisundi kontrollimine on midagi väga olulist, või siis lihtsalt seda, et me veel täpselt ei saa aru, millest see mehhanismide mitmekesisus tuleneb.

Allikad:
Rolls jt (2011) Optogenetic disruption of sleep continuity impairs memory consolidation. PNAS
Tsunematsu jt (2011) Acute optogenetic silencing of orexin/hypocretin neurons induces slow-wave sleep in mice. Journal of Neuroscience

  1. Riho
    juuli 29, 2011, 7:13 e.l.

    päris “cool stuff” … et mismõttes me saame valgussignaalide abil aju ja käitumist mõjutada. see videoloeng oli ka äge ja natuke kõhe tunne hakkas ka kui mõelda, et äkki ühel päeval suudavad mingid institutsioonid ka meie mõtteid ja tegusid valgussignaalide vms abil kontrollida

  1. No trackbacks yet.

Lisa kommentaar

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Muuda )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Muuda )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Muuda )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Muuda )

Connecting to %s