Valuri PGO - PGO waves

Undele ponto-geniculo-occipitale sau undele PGO sunt forme de undă distincte ale activității de propagare între trei regiuni cheie ale creierului: pons , nucleul geniculat lateral și lobul occipital ; în mod specific, acestea sunt potențiale de câmp fazic . Aceste unde pot fi înregistrate din oricare dintre aceste trei structuri în timpul și imediat înainte de somn REM . Undele încep ca impulsuri electrice de la pons, apoi se deplasează către nucleul geniculat lateral care se află în talamus și se termină în cortexul vizual primar al lobului occipital. Aparițiile acestor valuri sunt cele mai importante în perioada chiar înainte de somnul REM, deși au fost înregistrate și în timpul stării de veghe. Acestea sunt teoretizate pentru a fi implicate în mod complicat în mișcarea ochilor atât a ciclurilor de trezire cât și de somn la multe animale diferite.

Descoperire

Descoperirea undelor PGO datează din 1959, când trei oameni de știință francezi au publicat articolul lor științific despre studiul acestor valuri la subiecții testați pe animale . Deși în acest moment, nu aveau un nume specific pentru acest fenomen neurologic.

Abia în lucrarea publicată a lui Brooks și Bizzi aceste valuri au devenit cunoscute sub numele de valuri PGO. Cercetările lor s-au concentrat asupra propagării acestor unde la pisici, observând că aceste potențiale de câmp au început în pons, propagându-se până la nucleul geniculat lateral și lobul occipital.

Alte studii cu aceste valuri au fost făcute și pe șobolani. Oamenii de știință au încercat să discearnă dacă șobolanii aveau unde PGO, dar au aflat că sunt prezenți doar în pons, iar propagarea undelor nu excită niciun neuron din nucleul geniculatului lateral. În urma acestui studiu, undele PGO sunt cunoscute sub numele de unde P la rozătoare.

Undele PGO au fost studiate mai ales prin modele animale de pisică și rozătoare. În ciuda focalizării cercetării, s-a constatat că valurile PGO există la alte specii de mamifere, inclusiv la oameni și primate neumane, cum ar fi macacul și babuinul.

Detectare

În experimentele inițiale, undele PGO (sau undele P în modelele de rozătoare) se găsesc prin plasarea electrozilor în interiorul creierului, alături fie de pons, de nucleii geniculați laterali, fie de lobul occipital. Împreună cu tehnicile de înregistrare prin electroencefalografie (EEG), oamenii de știință sunt de asemenea capabili să arate corelația dintre alte unde cerebrale asociate cu somnul REM și undele PGO.

Deși oamenii de știință știu că există, undele PGO nu au fost detectate la oamenii sănătoși din cauza preocupărilor etice cu privire la accesarea acestor zone de unde trebuie luate citirile. Cu toate acestea, progresele în stimularea creierului profund au făcut posibilă introducerea electrozilor în creierul oamenilor cu patologii diferite și realizarea înregistrărilor EEG ale diferitelor nuclee. Datorită similitudinilor cu modelele animale, putem deduce că undele PGO se întâmplă la aceeași frecvență în EEG umane. Astfel, oamenii de știință pot deduce că undele PGO există la oameni.

Mecanism de generare și propagare

Studiile neurofiziologice asupra undelor PGO concluzionează că generarea acestor unde rezidă într-o colecție de neuroni localizați în pons, indiferent de specii, se efectuează cercetări asupra acestora. Din acest moment, neuronii se ramifică într-o rețea care conduce semnalul electric fazic către nucleul geniculat lateral și lobul occipital.

În cadrul acestei rețele, există două tipuri de grupuri neuronale: neuroni executivi și neuroni modulatori.

Neuroni executivi

Acești neuroni sunt cei care ajută la generarea și propagarea undelor PGO în creier. O lucrare de cercetare descompune în continuare această „clasă” de neuroni în două subseturi: neuronii declanșatori și neuronii de transfer. Toți acești neuroni sunt localizați în zona peribrachială, care este un grup de neuroni care înconjoară pendulul cerebelos superior.

Neuronii declanșatori

Acești neuroni sunt localizați în regiunea caudolaterală a zonei peribrachiale. Acești neuroni trag activ în timpul somnului non-REM (NREM). Cea mai înregistrată activitate a neuronilor este în timpul stadiului N3 al NREM, cunoscut și sub numele de ciclul de somn cu undă lentă . Aceiași neuroni sunt activi și în timpul somnului REM, dar la o amplitudine mult redusă decât somnul NREM.

Neuronii de transfer

Celulele neuronale care permit transferul undelor PGO de la pons la celelalte părți ale creierului se află pe porțiunea rostrală a zonei peribrachiale. Această grupare de celule se declanșează în două moduri. Primul mod este de a sparge prin canale ionice de calciu (Ca ²⁺ ) cu prag scăzut . Celălalt mod este o declanșare tonică repetitivă prin canale ionice dependente de sodiu (Na ⁺ ).

În timpul perioadelor în care neuronii declanșatori se declanșează, aceste celule primesc acele semnale și încep să crească declanșarea lor. Acest lucru, la rândul său, permite valului să iasă în celelalte porțiuni ale creierului.

Neuroni modulatori

Pe măsură ce neuronii executivi trag, răspândirea undei este controlată atât de intrări de excitare, cât și de inhibitori. Aceste intrări provin de la neuronii modulatori, care ajută la reglarea și controlul amplitudinii și frecvenței undei. Următoarele tipuri de celule joacă un rol imens în acest proces de control.

Neuroni aminergici

Neuronii aminergici sunt neuroni care utilizează monoaminele ca neurotransmițător . Această clasă de neurotransmițători este cea care menține amplitudinile undei PGO la niveluri foarte scăzute în perioadele în care un mamifer este treaz. Cei trei neurotransmițători aminergici specifici sunt serotonina , dopamina și norepinefrina .

Neuronii colinergici

Neuronii colinergici sunt neuroni care utilizează acetilcolina ca neurotransmițător. Prin diferite studii, s-a dovedit că aceste tipuri de neuroni promovează generarea de unde PGO, fiind astfel un neuromodulator de excitare pentru declanșarea neuronilor.

Neuroni nitroxergici

Neuronii nitroxergici folosesc oxidul azotic (NO) ca neurotransmițător. În teorie, creșterea oxidului nitric este văzută ca un neuromodulator de excitare în generarea de unde PGO. Acest lucru provine din testarea pe animale care a arătat creșteri ale undelor PGO, deoarece nivelurile de oxid nitric au fost crescute în pons.

Neuroni GABA-ergici

Neuronii GABA-ergici folosesc acidul gamma-aminobutiric (GABA) ca neurotransmițător. Acești neuroni sunt teorizați ca fiind inhibitori ai neuronilor aminergici și, astfel, inhibitori ai propagării undelor PGO.

Nucleii vestibulari

S-a dovedit că neuronii din regiunea nucleului vestibular al creierului asigură crize excitante de generare a undelor PGO atunci când sunt stimulați. Testele au arătat că, în timp ce nucleele vestibulare au ajutat la crearea undelor PGO, excitația acestei zone a creierului nu a fost în niciun fel necesară pentru formarea undelor PGO.

Amigdala

S-a dovedit că neuronii din regiunea amigdală a creierului asigură crize excitante de generare a undelor PGO atunci când sunt stimulați electric.

Nucleii suprachiasmatici

Neuronii din regiunea nucleului suprachiasmatic al creierului ajută la reglarea somnului REM. Lungimea ciclului de somn REM face ca frecvența undelor PGO să fie blocată în fază.

Stimularea auditivă

S-a demonstrat că utilizarea stimulării auditive crește undele PGO în timpul ciclurilor de veghe și somn cu neuroni asociați cu transferuri de informații auditive. Chiar dacă subiectul este treaz și în întuneric total, amplitudinea undelor PGO crește prin stimulare auditivă. Un alt studiu a constatat, de asemenea, că stimularea auditivă a crescut amplitudinea undelor PGO în somnul cu unde lente și somnul REM și nu a redus amplitudinea undelor cu stimulare auditivă repetată. Din această cercetare, oamenii de știință pot teoriza că generarea undelor PGO din stimularea auditivă conține un mecanism de feedback pozitiv care poate fi excitat de undele PGO evocate.

Ganglionii bazali

Cele Ganglionii bazale sunt un grup de nuclee in creierul vertebratelor, situate la baza encefalului și puternic legat de cortexul cerebral, talamus și Pons. Ganglionii bazali sunt asociați cu o varietate de funcții, inclusiv excitare, control motor și învățare. Componentele principale ale ganglionilor bazali sunt striatul, pallidul, substanța neagră și nucleul subtalamic (sau subtalamus). Acest din urmă nucleu glutamatergic este conectat reciproc cu nucleele de transfer ale PGO ale pons . La om, undele subtalamice de tip PGO, care seamănă cu undele PGO înregistrate de obicei la pisici, pot fi înregistrate în timpul somnului pre-REM și REM. Acest lucru sugerează că subtalamusul poate juca un rol activ într-o rețea de activare ascendentă implicată în transmisia rostrală a undelor PGO în timpul somnului REM la om.

somn REM

Undele PGO sunt o parte integrantă a somnului cu mișcare rapidă a ochilor (REM). După cum sa menționat anterior, densitatea undelor PGO coincide cu cantitatea de mișcare a ochilor măsurată în somnul REM. Acest lucru i-a determinat pe unii cercetători să teoretizeze în continuare cu privire la utilitatea undelor PGO pentru a visa.

O utilizare cheie a somnului REM este ca creierul să proceseze și să stocheze informații din ziua precedentă. Într-un sens, creierul învață prin stabilirea de noi conexiuni neuronale pentru lucrurile care au fost învățate. Studiile neurofiziologice au indicat o relație între densitatea crescută a undei P în timpul somnului REM post-antrenament și performanța de învățare. Practic, abundența undelor PGO se traduce prin perioade mai lungi de somn REM, ceea ce permite creierului să aibă perioade mai lungi în care se formează conexiuni neuronale.

Importanța undelor PGO în timpul somnului REM ajută, de asemenea, la ideea undelor PGO ca semnal că o persoană visează. Întrucât visul are loc în timpul somnului REM, undele PGO sunt teoretizate pentru a fi semnalele care fac creierul să înceapă să povestească experiențele din ziua precedentă. La rândul nostru, acest lucru ne permite să ne „vedem” visele, deoarece simțul nostru vizual trece rapid prin informațiile pe care le-a stocat.

Pentru mai multe informații despre importanța undelor PGO în timpul somnului REM, vă rugăm să consultați teoria sintezei activării . O altă zonă de interes potențial de cercetare implică undele PGO în timpul viselor lucide , imaginației active și halucinației .

Imagini suplimentare

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

linkuri externe