Hormone hạnh phúc Dopamine có thể hướng dẫn sự xâm nhập của não vào giấc mơ

Bí ẩn tại sao chúng ta ngủ

Tất cả chúng ta đều dành phần lớn cuộc đời để ngủ và mơ mộng. Khoa học vẫn chưa thực sự đưa ra câu trả lời đầy đủ về lý do tại sao bộ não của chúng ta đòi hỏi một khoảng thời gian nằm không phản ứng mỗi ngày và tại sao bộ não của chúng ta cho chúng ta thấy tầm nhìn sống động về sự không thực tế trong một phần thời gian đó, nhưng các nhà nghiên cứu đã đi theo một số cách để tìm ra cách ngủ. Các nghiên cứu trước đây đã theo dõi dòng chảy và dòng chảy của thủy triều dẫn truyền thần kinh qua các vùng não cụ thể. Nhiều thủy triều trong số này theo một mô hình tương tự: một trận lụt ngâm thần kinh trong khi tỉnh táo, tiếp theo là một giọt phân tử trong giấc ngủ không REM và hạn hán trong giấc ngủ REM.

Nhưng một nghiên cứu năm 2016 nhấn mạnh rằng một nhóm tế bào thần kinh trong một khu vực não bộ của chúng ta được gọi là vùng não thất (VTA) không tuân theo kịch bản về giấc ngủ. Những tế bào này, giải phóng dopamine, cái gọi là "hormone hạnh phúc" đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống khen thưởng và động lực của chúng ta, dường như tăng cường hoạt động trong giấc mơ.

Những phát hiện ban đầu này đã thúc đẩy các phân tích mới, tác giả của Emi Hasegawa và các đồng nghiệp từ Đại học Tsukuba, được công bố trên Science hôm nay (3 tháng 3).

Công cụ phân tử để phân tích giấc ngủ

Hasegawa và nhóm nghiên cứu đã xem xét một số vùng não nhận được tín hiệu được tạo ra bởi các tế bào mất nhịp điệu này và sử dụng một lựa chọn các công cụ phân tử để kiểm tra cách chúng hoạt động trong khi ngủ.

Họ xác định ở chuột rằng các tế bào thần kinh trong amygdala basolateral (BLA), một trung tâm xử lý cảm xúc trong não, đã tự bắn ra ngay trước khi não chuyển sang giấc ngủ REM.

Bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là optogenetics, nhóm đã có thể kích hoạt các tế bào này trong khi những con chuột đang ngủ không REM. Sự kích hoạt này đã đưa những con chuột vào giấc mơ chỉ sau vài phút, trong khi những con chuột đối chứng mất gần 10 phút để đi vào giấc ngủ REM. Các nhà nghiên cứu đã có thể theo dõi một con đường phân tử thông qua điều này, cho thấy rằng khi các tế bào trong VTA cháy vào BLA, các tế bào biểu hiện thụ thể dopamine D2 (DRD2) bị ức chế. Điều này lần lượt tháo gỡ các con đường chảy ra từ BLA, kích thích quá trình chuyển đổi sang giấc ngủ REM.

Optogenetics là gì?

Optogenetics là một kỹ thuật, chủ yếu được sử dụng trong điều hòa thần kinh, cho phép các nhà nghiên cứu kiểm soát hoạt động của tế bào thần kinh hoặc các tế bào hoặc nhóm tế bào khác. Động vật được biến đổi gen để một số tế bào thần kinh của chúng thể hiện các kênh ion nhạy cảm với ánh sáng, cho phép bật hoặc tắt chức năng tế bào để đáp ứng với tiếp xúc với ánh sáng.

Khi chu kỳ giấc ngủ mất nhịp điệu

Trong khi tất cả chúng ta đều cần ngủ, đối với một số người, sự xâm nhập của nó vào cuộc sống thức dậy có thể gây ra vấn đề đáng kể. Chứng ngủ rũ là một tình trạng mãn tính, nơi mọi người mất điều chỉnh trong chu kỳ ngủ - thức của họ, khiến họ ngủ REM mà không có cảnh báo. Một đặc điểm của chứng ngủ rũ là cataplexy, trong đó việc chuyển sang giấc ngủ REM khiến bệnh nhân mất kiểm soát vận động. Nhóm nghiên cứu đã quyết định kiểm tra cách các tế bào thần kinh gây REM giả định của chúng hoạt động ở những con chuột đã bị thao túng di truyền để gây ra chứng ngủ rũ. Họ chỉ ra rằng trước các cuộc tấn công cataplectic, não của những con chuột tràn ngập dopamine vào BLA. Bộ não của họ cũng sản xuất một khối lượng dopamine cao hơn so với những người bạn tình không ngủ rũ của họ.

Nhóm nghiên cứu thậm chí còn có thể gây ra các sự kiện cataplexic ở chuột không có chứng ngủ rũ chỉ đơn giản bằng cách ức chế các tế bào thần kinh BLA bằng cách sử dụng kích thích optogenetic mà họ đã thử nghiệm trước đó trong nghiên cứu. Trong một bài báođược phát hành trong cùng một vấn đề khoa học, các giáo sư Elda Arrigoni và Patrick Fuller, từ Trường Y Harvard và Đại học California, Trường Y khoa Davis, đã bình luận về phát hiện này. "Đây là một phát hiện nổi bật và có thể yêu cầu xem xét lại các mô hình sinh học thần kinh phổ biến của cataplexy trong bối cảnh chứng ngủ rũ", họ viết.

Arrigoni và Fuller cũng nhấn mạnh rằng câu chuyện về giấc ngủ trong não vẫn chưa hoàn thành. Các nghiên cứu trước đây đã xác định rằng hoạt động ở các khu vực khác của não, chẳng hạn như pons và tủy, rất cần thiết cho giấc ngủ REM, nhưng dường như không có kết nối rõ ràng giữa các tế bào thần kinh BLA được xác định bởi Hasegawa và nhóm và các khu vực khác.

Dopamine là một chất dẫn truyền thần kinh cực kỳ quan trọng có thể được sửa đổi bằng cách sử dụng các hợp chất có sẵn trên thị trường như modafinil, đã có sẵn như một loại thuốc điều trị rối loạn giấc ngủ. Arrigoni và Fuller chỉ ra rằng các loại thuốc như modafinil, trong khi tăng cường sự tỉnh táo, dường như không có tác dụng đối với giấc ngủ REM. Tuy nhiên, nghiên cứu mới từ Hasegawa và các đồng nghiệp cho thấy các loại thuốc mới nhắm vào BLA có thể cung cấp cứu trợ cho bệnh nhân rối loạn giấc ngủ, ngay cả khi những phát hiện chỉ làm tăng thêm bí ẩn về lý do tại sao chúng ta mơ.

Reference:

Hasegawa, E, Miyasaka, A, Sakurai, K, Cherasse, Y, Li, Y and Sakurai, T. Rapid eye movement sleep is initiated by basolateral amygdala dopamine signaling in mice. Science. 2022;375(6584):994-1000. doi: 10.1126/science.abl6618