బ్రెయిన్‌స్టెమ్‌లోని నెమ్మదైన తరంగాలు REM నిద్ర సమయాన్ని నిర్ణయించడంలో సహాయపడవచ్చు

కలలు మొదలయ్యే సమయాన్ని మెదడు ఎలా నిర్ణయిస్తుందో ఒక దగ్గరి పరిశీలన

నిద్ర పరిశోధన రాత్రిపూట జరిగే చక్రంలోని అనేక విస్తృత లక్షణాలను మ్యాప్ చేసింది, కానీ దాని ప్రధాన మార్పులలో ఒకదాన్ని యాంత్రికంగా వివరించడం ఇంకా కష్టం: మెదడు non-rapid-eye-movement నిద్ర నుంచి rapid-eye-movement నిద్రకు ఎలా వెళ్తుంది. REM అనేది ఉజ్వలమైన కలలతో మరియు మెదడు, శరీర కార్యకలాపాలలో ప్రత్యేక మార్పులతో అత్యంత బలంగా సంబంధం ఉన్న దశ, అయినా దాని ప్రారంభాన్ని ప్రేరేపించే న్యూరల్ సంఘటనలు ఇప్పటికీ కొంతవరకు మాత్రమే అర్థమయ్యాయి.

Medical Xpress‌లో ప్రచురితమైన కొత్త అధ్యయనం బ్రెయిన్‌స్టెమ్‌లో ఒక సంభావ్య సమాధానాన్ని సూచిస్తుంది. University of Pennsylvania మరియు Champalimaud Foundation పరిశోధకులు నిద్రిస్తున్న ఎలుకల మెదడులను పర్యవేక్షించి, REM నిద్రకు మార్పు ముందు బ్రెయిన్‌స్టెమ్ న్యూరాన్ల కార్యకలాపంలో ప్రత్యేకమైన, నెమ్మదైన హెచ్చుతగ్గులు ఉన్నాయని గుర్తించారు. Nature Neuroscience‌లో నివేదించబడిన ఈ పని, ఈ ప్రాంతంలోని సమన్వయిత స్లో-వేవ్ డైనమిక్స్ REM ఎప్పుడు ప్రారంభమవుతుందో నిర్ణయించడంలో సహాయపడవచ్చని సూచిస్తుంది.

ఈ కనుగొనడం నిద్రను ఒకే స్విచ్‌గా తగ్గించదు. కానీ, దీర్ఘకాలంగా ఉన్న న్యూరోసైన్స్ ప్రశ్నను ఆలోచించడానికి మరింత నిర్దిష్టమైన రూపరేఖను అందిస్తుంది: అత్యంత నియమితంగా ఉండి కూడా జీవశాస్త్ర పరంగా ఇంకా రహస్యంగానే ఉన్న మెదడు స్థితి యొక్క సమయాన్ని ఏమి క్రమబద్ధీకరిస్తుంది?

REM సమయం ఎందుకు ముఖ్యం

నిద్ర ఏకరీతి స్థితి కాదు. రాత్రంతా, మెదడు non-REM నిద్రలోని తేలికపాటి, లోతైన దశల మధ్య చక్రాకారంగా మారుతూ, కాలక్రమేణా REM‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఈ దశలు వేర్వేరు శారీరక మరియు జ్ఞాన సంబంధ పనులతో ముడిపడి ఉంటాయి. మూల పాఠ్యం ప్రకారం, నిద్ర శారీరక పునరుద్ధరణ, స్మృతి ప్రాసెసింగ్, మరియు రోగనిరోధక విధుల నియంత్రణకు మద్దతు ఇస్తుంది. ముఖ్యంగా REM, తీవ్రమైన మెదడు చర్యతో పాటు వేగవంతమైన కంటి కదలికలను కలిగిన ప్రత్యేక ప్రవర్తనా లక్షణాల వల్ల దీర్ఘకాలంగా దృష్టిని ఆకర్షిస్తోంది.

శాస్త్రవేత్తలు గతంలో REM నిద్రను బ్రెయిన్‌స్టెమ్‌లోని నిర్మాణాలతో అనుసంధానించారు; ఇది మెదడును స్పైనల్ కార్డుతో కలిపే దండంలాంటి ప్రాంతం, మరియు అవసరమైన శారీరక విధులను నియంత్రించడంలో సహాయపడుతుంది. అయినా కూడా, REM‌కు ముందు వచ్చే మరియు దాన్ని సాధ్యమయ్యే ఖచ్చితమైన నమూనాలను గుర్తించడం కష్టం. ఒక కారణం, నిద్ర స్థితులు కాలక్రమేణా వెలసి, ఒకే ఆన్-ఆఫ్ ఆదేశం కంటే అనేక పరస్పర చర్య చేసే కణ సమూహాలను కలిగి ఉండటం.

కొత్త అధ్యయనం పెద్ద సంఖ్యలో న్యూరాన్లను ఒకేసారి గమనించడం ద్వారా ఆ సవాలును ఎదుర్కొంటుంది. మూల పాఠ్యంలో వివరించిన రికార్డింగ్ సెషన్‌లో, పరిశోధకులు సుమారు 185 న్యూరాన్ల firing rates‌ను ఒకేసారి ట్రాక్ చేసి, ఆ సంకేతాలను sleep-stage readouts‌తో పోల్చారు. ఈ విధమైన population-level దృక్పథం, కొద్ది కణాలను మాత్రమే చూసినప్పుడు తప్పిపోయే క్రమంగా జరిగే సమన్వయాన్ని గుర్తించడాన్ని సులభం చేస్తుంది.

ఎలుకల్లో పరిశోధకులు ఏమి గమనించారు

మూల పదార్థం ప్రకారం, NREM నుంచి REM‌కు మార్పు ముందు బ్రెయిన్‌స్టెమ్ న్యూరాన్ల కార్యకలాపంలో నిమిషాల కాలప్రమాణంలో నెమ్మదైన మార్పులు ఉన్నాయని బృందం కనుగొంది. నమోదు చేసిన న్యూరాన్లలో ఎక్కువ భాగం, కానీ అన్నీ కాదు, REM నిద్ర సమయంలో సక్రియమయ్యాయి, మరియు వాటి కార్యకలాపం NREM సమయంలో కూడా హెచ్చుతగ్గులకు లోనైంది. ఆ హెచ్చుతగ్గులు యాదృచ్ఛిక నేపథ్య శబ్దం కాదు. దీని అర్థం REM ఘట్టం ప్రారంభమయ్యే ముందు బ్రెయిన్‌స్టెమ్ వ్యవస్థీకృత సిద్ధత స్థితుల ద్వారా వెళ్తుండవచ్చు.

ఇది REM‌ను ఒక తక్షణ సంఘటనగా, ఇరుకైన ట్రిగ్గర్ సర్క్యూట్ వల్ల కలిగినదిగా చూసిన పాత అభిప్రాయాలకు ఒక ముఖ్యమైన మెరుగుదల. కొత్త వ్యాఖ్యానం సరైందని తేలితే, REM ప్రారంభం విస్తృతమైన న్యూరానల్ సమూహాల మధ్య సమన్వయంపై ఆధారపడి ఉండవచ్చు; వాటి కార్యకలాపం మెల్లగా మారుతూ, మెదడు కొత్త స్థితి దశమట్టం దాటే వరకు కొనసాగుతుంది.

ఈ తేడా ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఇది పరిశోధకులు తర్వాత అడగగల ప్రశ్నలను మార్చుతుంది. REM సమయంలో క్రియాశీలకంగా ఉండే న్యూరాన్లను మాత్రమే వెతకడం కాకుండా, ఈ రంగం ఇప్పుడు ముందు నిమిషాలను మరింత జాగ్రత్తగా చూడవచ్చు: ఏ సమూహాలు పెరుగుతున్నాయి, ఏవి నిశ్శబ్దంగా మారుతున్నాయి, మరియు ఆ నెమ్మదైన నమూనాలు మెదడులోని ఇతర సంకేతాలతో ఎలా పరస్పర చర్య చేస్తున్నాయి.

నిద్ర దశల నుంచి నిద్ర నియంత్రణ వరకు

ఈ అధ్యయన విలువ REM‌ను మరింత ఖచ్చితంగా వివరించడంలో మాత్రమే కాదు, కారణాత్మక వివరణలకు మరింత దగ్గర కావడంలో కూడా ఉంది. నిద్ర శాస్త్రానికి ఎలక్ట్రోఎన్సెఫలోగ్రఫీ మరియు కండరాల కార్యకలాప కొలతలు వంటి బలమైన వివరణాత్మక పరికరాలు ఉన్నాయి, వాటితో దశలను వర్గీకరిస్తారు. కష్టమైన సమస్య నియంత్రణ: ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో మెదడు ఒక స్థితిలోకి ఎందుకు ప్రవేశిస్తుంది, మరొకదానిలోకి ఎందుకు కాదు, అనేదాన్ని అర్థం చేసుకోవడం.

మూల పాఠ్యం దీనిని senior author Franz Weber చేసిన కోట్ ద్వారా నేరుగా చూపిస్తుంది; ఆయన ఈ ప్రాజెక్టును మెదడు REM నిద్రలోకి ఎప్పుడు ప్రవేశించాలో ఎలా నిర్ణయిస్తుందన్న దీర్ఘకాల ప్రశ్నను ఎదుర్కొంటున్నదిగా వివరించారు. కొత్త ఫలితాలు, సమాధానం ఒకే అకస్మాత్ సంఘటన కంటే, బ్రెయిన్‌స్టెమ్‌లో నెమ్మదిగా అభివృద్ధి చెందే సమూహ ప్రక్రియలో ఉండవచ్చని సూచిస్తున్నాయి.

ఈ ఆలోచన systems neuroscience‌లోని విస్తృత ధోరణికి సరిపోతుంది, అక్కడ మెదడు విధులను సమన్వయిత సమూహాల emergent properties‌గా మరింతగా అర్థం చేసుకుంటున్నారు. ఆ రూపరేఖలో, సమయ నిర్ణయం ఒక master clock neuron యొక్క అవుట్‌పుట్ మాత్రమే కాదు. అనేక కణాల పరస్పర చర్యల నుంచి అది ఏర్పడవచ్చు; వాటి సమిష్టి డైనమిక్స్ కొత్త స్థితికి స్థిరమైన మార్పును సృష్టిస్తాయి.

ఇది వైద్యానికి ఎందుకు ప్రాముఖ్యమవుతుంది

మూల పాఠ్యం తక్షణ క్లినికల్ ప్రయోగాన్ని చెప్పడం లేదు, మరియు ఈ పని ఎలుకలపై జరిగినందున జాగ్రత్త అవసరం. అయినప్పటికీ, REM నియంత్రణపై మెరుగైన యాంత్రిక అవగాహన, నిద్ర నిర్మాణం దెబ్బతినే రుగ్మతలకు చివరికి ప్రాముఖ్యమవవచ్చు. REM నిద్ర స్థిరత్వం, సమయం లేదా పరిమాణాన్ని ప్రభావితం చేసే పరిస్థితులు న్యూరాలజీ, సైకియాట్రీ, మరియు స్లీప్ మెడిసిన్ అంతటా సంబంధితవి.

అనువర్తన ప్రభావాలు స్పష్టమయ్యే ముందే కూడా, ఈ రకమైన అధ్యయనం భవిష్యత్ జోక్యాలకు అవసరమైన జీవశాస్త్ర పదజాలాన్ని ఏర్పరచడంలో సహాయపడుతుంది. REM సమయం గుర్తించగలిగే బ్రెయిన్‌స్టెమ్ డైనమిక్స్‌పై ఆధారపడి ఉంటే, అవి వ్యాధి మోడళ్లలో, వృద్ధాప్యంలో లేదా దీర్ఘకాల ఒత్తిడిలో మారాయా అని పరిశోధకులు పరీక్షించగలరు. నమూనాను మార్చితే నిద్ర నాణ్యత, స్మృతి ప్రాసెసింగ్, లేదా భావోద్వేగ నియంత్రణ మారుతాయా అని కూడా అడగవచ్చు.

ఇవి దీర్ఘకాల ప్రశ్నలు, కానీ అవి ఇక్కడ నివేదించబడినట్లుగా పునాది పనిపై ఆధారపడి ఉంటాయి. నిద్ర పరిశోధన చాలా సార్లు మొదట నమ్మకమైన సంకేతాలను కనుగొని, ఆ సంకేతాలు కారణమా కాదా నిర్ణయించి, ఆ తర్వాతే చికిత్స లేదా నిర్ధారణ వైపు ముందుకు సాగుతుంది.

నిద్రిస్తున్న మెదడుకు మరింత గమనాత్మక చిత్రం

ఈ అధ్యయనం ఇచ్చే పెద్ద సందేశం, నిద్ర దశలు పాఠ్యపుస్తక చిత్రాల్లో కనిపించేంత వేరువేరుగా ఉండకపోవచ్చని. బయటి నుంచి చూస్తే, మెదడు ఒక లేబుల్ ఉన్న స్థితి నుంచి మరొకదానికి చక్కగా దూకినట్లు కనిపించవచ్చు. లోపల నుంచి చూస్తే, మార్పు నెమ్మదిగా మారే నెట్‌వర్క్‌ల ద్వారా సిద్ధం చేయబడవచ్చు; ఇవి ప్రామాణిక కొలతల్లో కనిపించే ముందు తదుపరి స్థితిని సమీకరించి ఏర్పరుస్తాయి.

ఈ దృక్పథం నిద్రిస్తున్న మెదడును విశ్రాంతి మోడ్‌ల మధ్య సరళమైన మార్పుకన్నా ఎక్కువ కార్యాచరణతో, మరింత గణనాత్మకంగా వ్యవస్థీకృతంగా ఉన్నదిగా చూపిస్తుంది. ఇది బ్రెయిన్‌స్టెమ్ ప్రాముఖ్యతను కూడా బలపరుస్తుంది; ఇది ప్రజా చర్చల్లో కొన్నిసార్లు కార్టెక్స్‌చే overshadow చేయబడినప్పటికీ, ఉన్నత మెదడు చర్యలు వెలుగులోకి వచ్చే పరిస్థితులను నియంత్రించడానికి అనివార్యం.

న్యూరోసైన్స్‌కు, ఈ అధ్యయనం ఒక మౌలిక సమస్యపై సాధ్యమైన కొత్త దారిని అందిస్తుంది. మిగతావారికి, అత్యంత పరిచితమైన మానవ అనుభవాల్లో ఒకటిలో కూడా ఇంకా మౌలికంగా సమాధానం లేని ప్రశ్నలు ఉన్నాయని ఇది గుర్తుచేస్తుంది. REM నిద్ర ఎలా కనిపిస్తుందో మనకు తెలుసు. దానిలోకి ప్రవేశించే సమయం వచ్చిందని మెదడు ఎలా నిర్ణయిస్తుందో మనం ఇప్పుడే అర్థం చేసుకోవడం ప్రారంభిస్తున్నాం.

ఈ వ్యాసం Medical Xpress నివేదికలపై ఆధారపడింది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.