Artikkel on rohkem kui viis aastat vana ja kuulub arhiivi, mida ERR ei uuenda.

Neuronid magavad ka ärkvel olles

Tukastama jäävad neuronid nõuavad tähelepanu.
Tukastama jäävad neuronid nõuavad tähelepanu. Autor/allikas: Paul de Koninck/Creative Commons
Toimetas Jaan-Juhan Oidermaa

Wisconsini Madisoni ülikooli neuroteadlased leidsid unepuuduse all vaevlevaid rotte uurides, et üksikud neuronid võivad ka ärkveloleku seisundis uinuda või välja lülituda ehk uni ei pruugi üle kogu aju ühtlane, vaid võib toimuda üksiku neuroni tasandil.


Närvirakud ehk neuronid saavad viibida kahes olekus. 'Sisselülitatuna' võngub nende membraanipotentsiaal kiiremal ajaskaalal ning närviimpulsse saadetakse välja sagedasti. Tegutsemisvalmiduses on neuronid enamiku ärkveloleku ajast. Uinudes lülituvad aga neuronite-grupid perioodiliselt välja: nende rakumembraan on mõnda aega hüperpolariseeritud ja närviimpulsse tekkida ei saa. Perioodiline sisse -ja väljalülitumine tekitab elektroentsefalograafia (EEG) abil tuvastatava aeglase laine.

 


<player>

 „Harilikult saab usaldusväärseid andmeid närvirakkude tegevuse kohta koguda ~100-200 mikromeetri kauguselt ajukoorde paigutatud elektroodist,“ selgitas Vladyslav Vyazovskiy, uurimuse esimene autor ERR-le. Koos Giulio Tononi juhitud töörühmaga otsustasid nad meetodit kasutada unepuuduses vaevlevas ajus toimuva närvitegevuse uurimiseks. Selleks paigutasid nad elektroodid rottide eesmisesse motoorsesse ajukoorde.


„Meil õnnestus korraga talletada igal isendi puhul korraga 20-30 neuronitegevus, mis on muidugi kõne all oleva piirkonna kogu neuronite hulgast vaid väga väike osa, ent järelduste tegemiseks siiski piisav,“ sõnas Vyazovskiy. Neile avanenud vaatepilt ei olnud just väga üllatav. Just nagu inimestel, hakkas unevaeguse süvenemisel ka vaatluse all olevate rottide EEG-s muutuma järjest tugevamaks aeglaste lainete signaal, kuni hakkas ilmnema märksa ebaharilikum musterkäitumine. Lühikesteks ajavahemikeks lakkasid mõned neuronitest töötamast ning lülitusid mõneks hetkeks välja.


Unepuudusel ning rottide magamineku soovi kasvamisel hakkasid korraga välja lülituma järjest enam neuroneid. Samuti muutus neuronite välja lülitumine järjest sünkroonsemaks. Lokaalsed üksikud sündmused kasvasid korraga globaalseks. „Me näitasime esimest korda ümberlükkamatult, et uni algab lokaalselt, üksiku neuroni tasemelt,“ naeratas teadlane. Samas ei tohiks nähtust segamini ajada mikrouinakutega, mil unesarnane EEG-muster on vaadeldav terves ajus. Töörühma katses olid aga rotid nii väliste tunnuste, kui ka EEG põhjal täielikult ärkvel.


Kontrollimaks, kas fenomen leiab korraga aset terves ajus paigutas Vyazovskiy koos kolleegidega elektroodid ka katsealuste kiirusagarasse. Nende aimdus osutus tõeseks. Tihtilugu lülitusid ühe piirkonna neuronid välja, mil teises piirkonnas jäid need sisselülitatuks. Lisaks võis neuronite olek erineda isegi samas piirkonnas, isegi kui vaatluse all olevaid neuroneid lahutas vähem kui kaks millimeetrit! Lisaks otsustas Tononi töörühm kontrollida, kas neuronite hetkelistel puhkehetkedel on otsene mõju ka loomade sooritusvõimele.


Viimase kontrollimiseks esitasid nad rottidele suhkruherne järele küünitamise ülesande, mille edukaks sooritamiseks on vajalik just eesmise motoorse ajupiirkonna töö. Vaatlustulemused näitasid, et loomad ei suutnud sellega toime tulla pigem siis, kui eelnevalt olid piirkonna neuronid olnud välja lülitatud. „Seega võib väita, et korraga piirkondlikult puhkeolekus viibivad neuronid võivad viia otseste puudujääkideni katsealuste käitumises,“ sõnas Vyazovskiy. Samas hoiatab ta, et üksiku ülesande põhjal ei maksaks veel laiapõhjalisi järeldusi teha, kuna eri ülesannete lahendamiseks kasutatakse erinevaid ajuosasid.


Lisaks ei ole ikkagi veel täielikult selge, mis ikkagi neuronite lokaalset väljalülitumist põhjustab, kuna kasutatud meetodid seda uurida ei võimaldanud. Samas spekuleerivad autorid, et nähtuse taga võib olla närvirakkude hüperpolarisatsioon. Viimase käigus neuronite membraanipotentsiaal väheneb. „Meie eeldus on, et kui korraga puuduvad tervetes vaatluse alla võetud neuronitepopulatsioonides järsud muutused, siis peab tegu olema hüperpolarisatsiooniga, samuti on säärasele seosele juba une uurimisel jõutud,“ selgitas Vyazovskiy mõttekäiku.


Und puudutavate praktiliste nõuannete suhtes jääb ta aga hetkel kidakeelseks: „On võimatu pakkuda 100% reaalsusele vastavaid lahendusi enne, kui me unefunktsiooni täielikult mõistame!“ Enne tuleks selgeks teha lokaalse une taga peituvad mehhanismid, kuidas ja miks ikkagi konkreetne neuron kindlal ajahetkel välja lülitub ning miks me üleüldse und vajame. Praegu on vaid kindel, et teatud ajavahemike tagant on aju jaoks vajalik närvirakkude kosutamiseks korraga terved ajupiirkonnad välja lülitada.


Töörühma uurimus ilmub 28. aprillil ajakirjas Nature .

 

Vladyslav Vyazovskiy

Wisconsini ülikool, Ameerika Ühendriigid

Kuidas antud uurimus Sinu arvates vaatenurka, kuidas neuroteadlased und kui konkreetset fenomeni vaatlevad, muudab? Kas on üleüldse võimalik mingit piiri tõmmata, kust alates on uni lokaalne -ning kust maalt globaalne nähtus? Nature'is ilmunud tööd tutvustavas artiklis on Cristopher Colwelli sõnul põhjust kasutada 'uneühiku' defineerimisel just üksiku neuroni elektrilist tegevust.


Harilikult vaadeldakse und globaalse nähtusena – ärkvelolekut ja und peetakse nii globaalselt, kui ka käitumuslikult väga erinevateks seisunditeks. On aga väga tähtis ja seni lahendamata küsimus, kus ja millal uni algab. Samuti, mis rolli mängivad nii ajukoor, kui ka selle ajukoore alused struktuurid unevajaduse akumulatsioonis, meie isiklikus väsimusetundes ning üleüldiselt uneregulatsioonis.


Me näitasime esmakordselt ümberlükkamatult, et uni algab üksikutest neuronitest ning kohalikaul tasemel hetkeliselt puhkeseisundis viibivad neuronid võivad viia unevaegusele sarnaste käitumishäireteni. Lokaalse une ilmnemisel võib olla ärkamisel väga tähtis roll ning see käitub justkui väsimuse indikaatorina. On mõeldav, et aktiivse närvirakkude seisundi peatumine ning seega uneks valmistumine on teataval määral põhjustatud hetkelisest aju poolt antavast tagasisidest ehk järjest tihenevatest „välja lülitatud“ neuronitega perioodidest.

 

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: