మోటార్ సిస్టమ్స్ నియంత్రణ మరియు నిద్ర లయల మధ్య ఆశ్చర్యకరమైన లింక్

సరీసృపాలలో నిద్రపై కొత్త పని మోటార్ లయలను నియంత్రించే మరియు నిద్రను నియంత్రించే నెట్‌వర్క్‌ల మధ్య ఆశ్చర్యకరమైన సారూప్యతలను వెల్లడిస్తుంది

నిద్ర అనేది మన జీవశాస్త్రంలో అత్యంత రహస్యమైన, ఇంకా సర్వసాధారణమైన భాగాలలో ఒకటి. ఇది పురుగులు, జెల్లీ ఫిష్, కీటకాలు లేదా సెఫలోపాడ్స్‌తో సహా అన్ని ప్రధాన జంతువుల సమూహాలలో మరియు చేపల నుండి మానవుల వరకు అన్ని సకశేరుకాలలో వివరించబడింది. నిద్ర యొక్క సాధారణ లక్షణాలలో కదలిక తగ్గడం, కండరాల స్థాయి తగ్గడం మరియు లేమి కాలాల తర్వాత నిద్ర అవసరం పెరగడం, ఉదాహరణకు ఒక రాత్రి తర్వాత. మాక్స్ ప్లాంక్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ బ్రెయిన్ రీసెర్చ్‌లో ఇటీవలి పరిశోధన సరీసృపాలు, ఆస్ట్రేలియన్ డ్రాగన్‌లో నిద్ర లయలు ఎలా నియంత్రించబడతాయో ముఖ్యమైన అంతర్దృష్టులను అందిస్తుంది. (పోగోనా విటిసెప్స్).

క్షీరదాలు, పక్షులు మరియు కొన్ని సరీసృపాలలో, నిద్రను రెండు ప్రాథమిక రాష్ట్రాలుగా విభజించవచ్చు: స్లో-వేవ్ స్లీప్ (SWS) మరియు ర్యాపిడ్ ఐ మూమెంట్ స్లీప్ (REMS). SWS నెమ్మదిగా మెదడు తరంగాలను కలిగి ఉంటుంది మరియు మనం నిద్రలోకి జారుకున్నప్పుడు మొదట సంభవిస్తుంది, అయితే REMS అనేది మెలకువగా ఉన్నప్పుడు కనిపించే మెదడు కార్యకలాపాలతో పాటు వేగంగా కంటి కదలికలు మరియు అప్పుడప్పుడు కండరాలు మెలితిప్పినట్లు ఉంటుంది. SWS మరియు REMS యొక్క ప్రత్యామ్నాయం అల్ట్రాడియన్ స్లీప్ రిథమ్‌గా పిలువబడుతుంది, దీని తాత్కాలిక లక్షణాలు జాతులలో గణనీయంగా మారుతూ ఉంటాయి. మానవులలో, ఉదాహరణకు, SWS యొక్క స్లీప్ సైకిల్ తర్వాత REMS 1 నుండి 1.5 గంటల వరకు ఉంటుంది, దీని ఫలితంగా సాధారణ రాత్రికి ఐదు నుండి ఆరు చక్రాలు ఉంటాయి.

ఎనిమిది సంవత్సరాల క్రితం, మాక్స్ ప్లాంక్ డైరెక్టర్ గిల్లెస్ లారెంట్ నేతృత్వంలోని పరిశోధనా బృందం సరీసృపాలు, ఆస్ట్రేలియన్ డ్రాగన్ (పోగోనా విటిసెప్స్)లో REM-వంటి స్థితిని కనుగొంది, REM తర్వాత క్షీరదాలలో మరియు తరువాత పక్షులలో కనుగొనబడింది. REM నిద్ర అనేది సరీసృపాలు, పక్షులు మరియు క్షీరదాలు (సమిష్టిగా అమ్నియోట్స్ అని పిలుస్తారు) ద్వారా పంచుకునే పూర్వీకుల లక్షణం కావచ్చు మరియు 320 మిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం వారి సాధారణ పూర్వీకులలో ఇప్పటికే ఉనికిలో ఉండవచ్చని ఈ పరిశోధన సూచించింది.

బల్లి యొక్క నిద్ర మరొక చమత్కార లక్షణాన్ని కలిగి ఉంది: దాని REMS దాని SWS ఉన్నంత వరకు ఉంటుంది, రెండు దశలు ఒక్కో చక్రానికి ఒక నిమిషం పాటు ఉంటాయి. ఈ నమూనా రాత్రికి 200 నుండి 250 నిద్ర చక్రాలకు దారి తీస్తుంది, పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకులు లోరెంజ్ ఫెంక్ మరియు లూయిస్ రిక్వెల్‌తో సహా పరిశోధనా బృందాన్ని నిద్రలో మెదడు యొక్క ప్రత్యామ్నాయ స్థితుల వెనుక ఉన్న విధానాలను అన్వేషించడానికి అనుమతిస్తుంది. వివిధ జాతులలో దశాబ్దాలుగా నిద్ర పరిశోధనలు చేసినప్పటికీ, ఈ మార్పులను ఏది నడిపిస్తుందో అర్థం చేసుకోవడం సవాలుతో కూడుకున్న పని.

కేంద్ర నమూనా జనరేటర్ నిద్ర స్థితులను నియంత్రిస్తుంది

వారి అధ్యయనంలో పరిశోధకులు బల్లి యొక్క అల్ట్రాడియన్ స్లీప్ రిథమ్ యొక్క లక్షణాలు సెంట్రల్ ప్యాటర్న్ జనరేటర్ (CPG) యొక్క అవుట్‌పుట్‌కు అనుగుణంగా ఉన్నాయని కనుగొన్నారు – నడక లేదా శ్వాస వంటి రిథమిక్ మోటార్ అవుట్‌పుట్‌లను ఉత్పత్తి చేసే ప్రత్యేక న్యూరల్ సర్క్యూట్‌లు. CPGలు సాధారణంగా మోటారు నియంత్రణలో వాటి పాత్రకు ప్రసిద్ధి చెందినప్పటికీ, REM/SW స్లీప్ స్టేట్‌ల ప్రత్యామ్నాయాన్ని నియంత్రించడానికి కూడా అవి బాగా సరిపోతాయని పరిశోధకులు వాదించారు. “స్లీప్ CPG యొక్క ఈ ఆలోచన పూర్తిగా వ్యతిరేకమైనది, ఎందుకంటే CPGలు మోటారు అవుట్‌పుట్‌ను నియంత్రిస్తాయి, అయితే నిద్రలో మోటారు కార్యకలాపాలు దాదాపుగా లేకపోవడం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది” అని లారెంట్ పేర్కొన్నాడు.

పోగోనా యొక్క నిద్ర యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలను సద్వినియోగం చేసుకుంటూ, పరిశోధకులు దశ-ఆధారిత రీసెట్ మరియు ప్రవేశం వంటి CPGల లక్షణాల కోసం చూశారు. -ఫేజ్-డిపెండెంట్ రీసెట్ అంటే, లయ ఒక చిన్న బాహ్య కలవరానికి గురైతే (నడకలో రాయి మీద పడడం లాంటిది, ఇది నడక చక్రానికి అంతరాయం కలిగిస్తుంది), రిథమ్ వెంటనే సమయం (లేదా దశ) మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. ) కలవరం సంభవించింది-, రిక్వెల్మ్ వివరించాడు. ఎంట్రయిన్‌మెంట్ కొంతవరకు సంబంధించినది మరియు రిథమిక్ ఇన్‌పుట్ ద్వారా లయను దాని సహజ పౌనఃపున్యం (కొంచెం వేగంగా లేదా కొంచెం నెమ్మదిగా) నుండి బలవంతంగా మార్చడం వల్ల కలిగే ప్రభావాలను వివరిస్తుంది. నిద్రపోతున్న జంతువుల మూసి ఉన్న కళ్లకు అందించబడిన సంక్షిప్త కాంతి పప్పులు REM-SW చక్రాన్ని విశ్వసనీయంగా రీసెట్ చేశాయనే కీలక పరిశీలన ఆధారంగా మేము రెండింటికీ ఆధారాలను కనుగొన్నాము,- ఫెంక్ వివరించాడు.

నిద్ర మరియు నిద్ర స్థితుల మధ్య పాక్షికంగా స్వతంత్ర ప్రత్యామ్నాయం

జంతువులు మేల్కొని ఉన్నప్పుడు కూడా ఈ లయ ప్రభావితం కావచ్చని శాస్త్రవేత్తలు కనుగొన్నారు, సరైన పరిస్థితులలో అంతర్లీన సర్క్యూట్‌లను సక్రియం చేయవచ్చని సూచించారు. “ఇది ముఖ్యం ఎందుకంటే ఇది నిద్ర మరియు SWS మరియు REMS మధ్య ప్రత్యామ్నాయం కనీసం పాక్షికంగా స్వతంత్రంగా ఉంటుందని సూచిస్తుంది” అని ఫెంక్ జతచేస్తుంది. అదనంగా, SWS మరియు REMS మధ్య ప్రత్యామ్నాయం మెదడు యొక్క రెండు వైపులా సంభవిస్తుందని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు, లయను రీసెట్ చేయవచ్చు మరియు ఒక వైపు మాత్రమే ప్రభావితం చేయవచ్చు. అటువంటి ఏకపక్ష గందరగోళం తర్వాత, రెండు వైపులా నిద్ర లయలు త్వరగా తిరిగి సమకాలీకరించబడతాయి, ఇది రెండు CPGల ఉనికిని సూచిస్తుంది – మెదడు యొక్క ప్రతి వైపు ఒకటి – సమకాలీకరించడానికి ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించబడి ఉండాలి.

ఈ పరిశోధనలు ఉత్తేజకరమైనవి ఎందుకంటే అవి శరీరం విశ్రాంతిగా ఉన్నప్పుడు నిద్రాస్థితుల నియంత్రణకు సాంప్రదాయకంగా మోటార్ కార్యకలాపాలతో అనుబంధించబడిన న్యూరల్ సర్క్యూట్‌లను అనుసంధానిస్తాయి. వారు అనేక ప్రశ్నలను కూడా లేవనెత్తారు: ఈ సర్క్యూట్‌ల యొక్క ఖచ్చితమైన భాగాలు ఏమిటి, ఇవి మెదడు వ్యవస్థలో నివసిస్తాయని భావిస్తారు’ ఈ ఫలితాలు క్షీరదాలు మరియు పక్షులు వంటి ఇతర సకశేరుకాలకి వర్తిస్తాయా’ అలా అయితే, ఈ సర్క్యూట్‌లు ఎలా లెక్కించగలిగేంత అనువైనవిగా ఉంటాయి వివిధ జాతులలో గమనించిన విభిన్న నిద్ర విధానాల కోసం ‘చివరిగా, వారు నిద్ర యొక్క పరిణామం గురించి ముఖ్యమైన ప్రశ్నలను లేవనెత్తారు మరియు నిద్ర గురించిన అత్యంత ముఖ్యమైన ప్రశ్నలలో ఒకదానిని పరిష్కరించడంలో సహాయపడగలరు: ఇది ఎలా వచ్చింది మరియు దేని కోసం’