Khoa_học_thần_kinh_giấc_ngủ
Sự nảy sinh tế bào thần kinh, hệ quả của thiếu ngủ đối với học và nhớ
Các báo cáo cũng nói lên vai trò bảo vệ thần kinh của caffeine hay modafinil. Caffeine gây ra tác động vào quá trình tăng sinh thần kinh phụ thuộc liều lượng: việc điều trị với liều thấp trong khoảng thời gian ngắn không có ảnh hưởng nào, và liều cấp trên mức sinh lý sẽ thúc đẩy tăng tạo nơron, trong khi dùng với liều rất cao và liên tục thì dẫn tới hậu quả ngược lại và đồng thời tổn hại đến nhận thức. Liệu pháp caffeine hoặc modafinil được chứng minh là không cho quá trình tiêu hủy đi các tế bào dương tính BrdU diễn ra, trong thời gian mất ngủ 48 tiếng. Sự kìm hãm tiến độ phát triển của các tế bào dương tính với DCX, được cho là chỉ cải thiện khi dùng caffeine để điều trị, trong khi số tế bào dương tính với DCX trong giai đoạn trung gian biến đổi tích cực khi dùng modafinil. Mặt khác, tế bào dương tính với DCX sau giai đoạn gián phân cũng có sự phát triển có lợi khi dùng cả caffeine hay modafinil để đối phó với tình trạng mất ngủ. Như thế rút ra kết luận rằng, việc dùng caffeine hay modafinil cũng cần thiết và quan trọng trong sự cải thiện quá trình này dưới các điều kiện stress khác nhau. nhỏ|298x298px|Minh họa phân tử BDNF điển hình. Trong thời gian gần đây, nhiều nghiên cứu cũng xác minh tầm quan trọng của ngủ đối với yếu tố tăng trưởng thần kinh nguồn gốc từ não (brain-derived neurotrophic factor, BDNF). Báo cáo cho thấy rằng là khi giấc ngủ bắt đầu diễn ra, lớp vỏ não tăng biểu hiện BDNF. Và BDNF đóng vai trò như là phân tử tín hiệu làm tăng cường hoạt động sóng chậm (SWA) thông qua hiện tượng điện thế hóa synap trong giai đoạn ngủ ở bộ gặm nhấm. Tình trạng mất ngủ sẽ làm giảm mức độ biểu hiện BDNF trong hồi hải mã, và sẽ cải thiện khi đưa caffeine vào mô não. BDNF được biết đến thông qua khả năng tăng cường các chức năng hải mã, bằng cách tăng sinh các tế bào thần kinh giai đoạn trưởng thành, cũng như là các quá trình liên quan khác. Bất hoạt các gen liên quan BDNF trong hồi hải mã bằng nhiều cách khác nhau, có thể có những tác động tiêu cực lên trên quá trình tổng hợp nơron thần kinh. Hơn nữa cũng có các bằng chứng về tác động có lợi của caffeine trong việc duy trì BDNF phù hợp với mức sinh lý, các chức năng nhận thức dưới các yếu tố căng thẳng, chẳng hạn như là béo phì và lão hóa. Các nhà khoa học cũng tuyên bố rằng, sự mất ngủ trong thời gian 48 tiếng sẽ làm giảm biểu hiện BDNF vùng DG trong hồi hải mã một cách rõ rệt. Điều này có thể thay đổi nhờ sử dụng caffeine hay modafinil. Đã quá rõ ràng rằng caffeine, modafinil có tác dụng tốt đối với quá trình neurogenesis thông qua sự tăng cường nồng độ protein BDNF trong hải mã khi thiếu ngủ. Vì vậy, có thể khắc phục các tổn hại thần kinh nhờ những chất này qua việc tăng biểu hiện BDNF. nhỏ|269x269px|"Rừng ký ức", hình ảnh cho thấy vùng DG hồi hải mã ở con chuột với các tế bào gốc thần kinh (neural stem cells, nhuộm màu xanh lá), và bao quanh chúng chính là những tế bào hình sao (astrocyte) có màu đỏ. Vai trò của giấc ngủ về tính mềm dẻo của não (brain plasticity) cũng được nghiên cứu kỹ, thông thường liên quan đến quá trình học phụ thuộc hải mã (hippocampal-dependent learning), cụ thể hơn là cơ chế LTP (điện thế hóa dài hạn) và cả cơ chế LTD (ức chế hóa dài hạn). Các cuộc thực nghiệm đi thẳng vào vấn đề, đó là quan sát tác động và ảnh hưởng của ngủ, thiếu ngủ lên nhiều dạng học tập, hoặc sẽ cảm ứng LTP hay LTD. Nhìn chung, mất ngủ sẽ cản trở quá trình học phụ thuộc hải mã và củng cố nhớ trên bộ gặm nhấm. :37–45, 1–18 Điều này bao gồm cả những công việc kích động trí nhớ của loài vật, chẳng hạn điều kiện hóa sợ theo bối cảnh (contextual fear conditioning), nhận diện vật thể trong không gian (spatial object recognition), và mê cung nước Morris (Morris water maze). Trong những cuộc thực nghiệm này, để việc mất ngủ tàn phá sự tạo lập trí nhớ sau khi đã tiếp xúc với kích thích, và đã diễn ra các hoạt động điện ẩn trong thần kinh (tức là con vật thực hiện những nhiệm vụ mà nó phải làm), phải có một khoảng thời gian nhất định. Khoảng thời gian này thay đổi đáng kể phụ thuộc vào nhiệm vụ và chủng loài. Các công trình nghiên cứu sớm từ những năm 1970 và 1980 thường hứng chịu các chỉ trích, là bởi mất ngủ là hiện tượng stress, và có các hormone "căng thẳng" tác động trực tiếp lên chức năng hải mã và tính khả biến thần kinh. Tuy nhiên, trong vòng 20 năm qua, các nhà khoa học vẫn tiếp tục hành trình khám phá tình trạng này, ngay cả khi stress không phải là yếu tố gây mất ngủ. Vì thế nên đã làm sáng tỏ ra nhiều điều, đó là sau kinh nghiệm, giấc ngủ sẽ hoạt hóa quá trình mềm dẻo lần hai, chính là sự củng cố nhiều dạng trí nhớ. Mở rộng ra là khám phá về sự tổng hợp protein, khi bộ máy dịch mã trong hồi hải mã bị ức chế bởi tình trạng mất ngủ, và ngủ đủ giấc sau đó sẽ khôi phục trở lại bình thường.