| Ventrolateral preoptisk kärna | |
|---|---|
| Den ventrolaterala preoptiska kärnan (VLPO) är belägen i den främre kärnan av hypotalamus. | |
| Del | Preoptisk kärna |
| Minskning | VLPO |
Den ventrolaterala preoptiska kärnan ( VLPO ; andra översättningsalternativ - den preoptiska regionens ventrolaterala kärna, den ventrolaterala preoptiska regionen) är en liten del av neuroner i den främre kärnan av hypotalamus , belägen ovanför den optiska chiasmen i hjärnan hos människor och djur [ 1] . Ett av hjärnans sömncentra _ _ _ lateral region av hypotalamus ) [2] [3] [4] [5] [6] . Tillsammans med det stigande aktiverande retikulära systemet och systemet av orexinaxoner i den laterala hypotalamus , bildar det ett associerat system av nervceller som kontrollerar vakenhet, sömn och övergångar mellan dessa två tillstånd [1] [3] [4] . Den ventrolaterala preoptiska kärnan aktiveras under sömn (främst under icke-REM-sömn, NREM-sömn), och frigör hämmande signalsubstanser , främst GABA och galanin , som hämmar nervcellerna i den stigande aktiverande retikulära formationen som ansvarar för att upprätthålla vakenhet [1] . Aktivering av den ventrolaterala preoptiska kärnan utförs av signalsubstanser serotonin och adenosin [7] samt prostaglandin D2 [8] . Hämning av den ventrolaterala preoptiska kärnan utförs av signalsubstanserna noradrenalin och acetylkolin [9] . Studien av detta område och dess betydelse för regleringen av sömn och vakenhet, inklusive sömnstörningar, är ett ämne av ökat intresse bland neuroforskare.
Ungefär 80 % av neuronerna i den ventrolaterala preoptiska kärnan är GABAergiska (hämmande neuroner som använder gamma-aminosmörsyra som signalsubstans) [10] .
Experiment på råttor har visat att två tredjedelar av den ventrolaterala preoptiska kärnan består av homogena triangulära multipolära neuroner med lågtröskelkalciumkanaler [11] .
Ungefär två tredjedelar av neuronerna i detta område eldar under sömnen. Hämning av aktiviteten hos multipolära neuroner i detta område sker med hjälp av noradrenalin och acetylkolin. Två typer av multipolära neuroner i den ventrolaterala kärnan i den preoptiska regionen är kända:
Serotonin- och adenosinkoncentrationer är kända för att öka under vakenhet, så det är troligt att typ 2-neuroner spelar en roll för att somna och typ 1-neuroner spelar en roll i sömnkonsolidering [7] .
Överföringen av excitation i den återstående tredjedelen av neuronerna i den ventrolaterala preoptiska kärnan utförs genom noradrenalin. Deras roll förblir outforskad.
Redan i mitten av 1900-talet visade sig skador på den ventrolaterala preoptiska kärnan hos råttor och katter orsaka sömnlöshet [12] [13] , vilket bekräftar kärnans nyckelroll för att reglera sömnen. Den ventrolaterala preoptiska kärnan innerverar cellkropparna och proximala dendriter i hjärnregioner som är ansvariga för tillståndet av vakenhet: tuberomamillär kärna (TMN), raphe nuclei , blå fläck , pedunculopontine tegmental nucleus laterodorsal nucleus tegmental , substantia nigra , periaqueductal grå substans och orexin neuroner. Alla dessa kärnor och regioner ingår i det så kallade diffusa modulatoriska systemet (DMS).
Den ventrolaterala preoptiska kärnan aktiveras av serotonin, adenosin och prostaglandin D2 , som ökar under vakenhet. De flesta neuroner i VLPO-kärnan är GABAergiska och galaninerga, det vill säga de utsöndrar de hämmande signalsubstanserna GABA respektive galanin. Utsöndringen av dessa hämmande neurotransmittorer hämmar vakenhetssystemet och framkallar sömn. Den ventrolaterala preoptiska kärnan tar också emot stigande projektioner från det diffusa modulerande systemet som är ansvarigt för vakenhet. Dessa stigande projektioner av den retikulära formationen utsöndrar signalsubstanserna noradrenalin och acetylkolin, som hämmar den ventrolaterala preoptiska kärnan och orsakar upphetsning och vakenhet. Aktiviteten hos den ventrolaterala preoptiska kärnan är omvänt proportionell mot aktiviteten hos vakenhetssystemet (när den ventrolaterala preoptiska regionen aktiveras, minskar aktiviteten hos vakenhetssystemet och vice versa).
En av teorierna som förklarar funktionen hos den ventrolaterala preoptiska kärnan är Flip-Flop Switch Hypothesis [ 14 ] . Enligt denna hypotes kan den ventrolaterala preoptiska kärnan och vakenhetssystemet ses som två "switch"-positioner; vid ett visst ögonblick kan endast ett av dessa system vara aktivt, och "växla" hjärnan till ett tillstånd av sömn respektive vakenhet. Orexin- neuroner i den bakre hypotalamus exciterar kärnorna i hjärnans "vakenhetssystem" och hämmar också troligen aktiviteten hos den ventrolaterala preoptiska kärnan [14] . Således spelar orexin-neuroner en väsentlig roll i "växling" mellan sömn och vakenhet.
Sömn är nära relaterad till dygnsrytmer . Hos däggdjur utförs regleringen av dygnsrytmen av den suprachiasmatiska kärnan i hypotalamus, från vilken ett litet antal vägar leder till den ventrolaterala preoptiska kärnan. Dessa vägar tros aktivera GABAergiska neuroner i den ventrolaterala preoptiska kärnan, vilket initierar sömnstarten [14] . Vägar till den suprachiasmatiska kärnan avgår också från den ventrolaterala preoptiska kärnan; detta kan betyda att den ventrolaterala preoptiska kärnan också påverkar däggdjurens dygnsrytm.
Äldre personer med ett stort antal galanineuroner i den ventrolaterala kärnan har lång sömn av hög kvalitet, medan en minskning av antalet dessa neuroner är förknippad med fragmenterad sömn (fler uppvaknanden mitt i natten) [15] [16 ] .
Skador på den ventrolaterala preoptiska kärnan hos råttor orsakar en 50–60 % minskning av varaktigheten av icke-REM-sömn (NREM-sömn) och orsakar långvarig sömnlöshet [17] . Förmodligen orsakar störningar i den ventrolaterala preoptiska kärnans funktion otillräckligt regelbunden och svag hämning av vakenhetssystemet, vilket leder till frekventa nattliga uppvaknanden hos patienter med sömnlöshet [18] .
Narkolepsi av typ I är associerad med brist på orexiner , vilket resulterar i störningar i de normala "växlingarna" mellan den ventrolaterala preoptiska kärnan och vakenhetssystemet, inklusive sömnapné under dagtid och störd nattsömn [14] .
2013 testades en metod för djup hjärnstimulering med hjälp av en "magnetfältsprojektor " . Denna metod, som används på råttor, har visat aktivering av neuroner i den ventrolaterala preoptiska kärnan och inducerar sömn [19] . Denna nya metod för djup hjärnstimulering kräver ingen operation och är mycket billigare än tidigare använda metoder, men den har ännu inte testats på människor.
Flera anestetika , såsom isofluran och halotan , har rapporterats öka aktiviteten i den ventrolaterala preoptiska kärnan hos möss [20] . Propofol ökar också aktiviteten hos GABAergiska neuroner i den ventrolaterala preoptiska kärnan [21] .