Hvorfor må barn sove?

Hvorfor gir kronisk søvndeprivasjon hos barn lærevansker og andre helseproblemer?

Fotoill.: Colourbox

Bakgrunn

Søvn er essensielt for normal kognitiv utvikling. I de siste tiårene har det vært en dramatisk økning i kronisk søvndeprivasjon hos barn og yngre, og dette sees nå på som et folkehelseproblem. Hvorfor søvn er nødvendig for å opprettholde en normal hjernefunksjon er fortsatt svært omdiskutert. En lang rekke studier viser at søvn har en avgjørende rolle i hjernens plastisitet, samt i læring og konsolidering av hukommelse hos voksne. På samme måte ser søvn ut til å være viktig for hjernens utvikling generelt, men hvilke spesifikke mekanismer som ligger bak er fortsatt uklart. For å fylle dette kritiske hullet i vår forståelse, har vi designet et innovativt forskningsprosjekt i skjæringspunktet mellom nevrobiologisk utvikling, systemisk nevrovitenskap, og søvnforskning.

Søvns rolle i kognitiv utvikling har for det meste blitt undersøkt i barnepsykologiske studier, men de underliggende nevrale mekanismene kan bare studeres med dyremodeller. Vår forståelse av de nevrale nettverkene involvert i kontroll av søvn har ekspandert voldsomt i de siste årene, og vi kan nå bruke denne nye kunnskapen i kombinasjon med avanserte genetiske verktøy for å studere spesifikke muterte muse- og rottemodeller, hvis søvn kan bli manipulert. I tillegg har nylige tekniske forbedringer i miniatyrisering av registreringsutstyr gjort det mulig å analysere fra mange nevroner i små hjerner.

Problemstilling

Vårt hovedmål er å kaste lys over de nettverksmekanismer som legger til rette for kognitiv utvikling i søvn. Vi skal, ved hjelp av dyreforsøk:

  1. Identifisere nettverksmekanismer som forekommer under søvn i den utviklende hjernen
  2. Etablere en tidslinje for modning av disse mekanismene i sammenheng med kognitiv utvikling
  3. Forstyrre disse mekanismene for å studere innvirkning på den kognitive utviklingen

Gitt at hjernens utviklingsperiode er en tid med intens læring og store søvnbehov, er det stor sannsynlighet for at søvnmekanismer for læring og plastisitet bidar til å organisere modningen av de nevrale nettverkene.

Mål og metode

Vi skal i dette prosjektet bruke moderne registreringsutstyr tilpasset unge forsøksdyr til å registrere deres hjerneaktivitet mens de sover for å identifisere de nødvendige nettverksmekanismene under utvikling. Spesifikt skal vi kombinerer state-of-the-art høydensitets frittgående in vivo elektrofysiologi med behavioristiske og histologiske teknikker tilpasset unge rotter. Deretter vil vi benytte oss av de siste fremskritt innenfor optogenetikk og chemogenetikk for å manipulere disse mekanismene og teste hvordan dette påvirker dyrenes kognitive utvikling.

Studentens arbeidsoppgaver

  • Bygge små elektroniske registreringsenheter
  • Mikronevrokirurgi
  • Håndtering av dyr og trening på adferdsoppgaver
  • Registrere hjernesignaler i frittgående rotter og mus
  • Analysere hjernesignaler for å identifisere: hjernesvingninger, søvnperioder, nevral koding av individuelle nevroner
  • Hjernehistologi (inkludert avansert histokjemi og mikroskopi)
  • Genotyping og håndtering av transgene musekolonier
  • Postnatal virusinjeksjon for å genetisk modifisere dyr
  • Kalsium-imaging-teknikker
  • Optogenetikk (laserbaserte teknikker som gjør det mulig å inaktivere spesifikke nevroner i dyr)

Om forskningsmiljøet

Vi er en ung, dynamisk og tverrfaglig ny forskningsgruppe ved IMB i skjæringspunktet mellom nevrobiologisk utvikling, systemisk nevrovitenskap, og søvnforskning. Vi har et godt faglig og sosialt miljø, og studenten vil få opplæring og veiledning i et bredt spekter av nevrobiologiske metoder og teknikker.

Prosjektet har nettopp mottatt det prestisjetunge Unge forskertalenter-stipendet fra Norges Forskningsråd, og kombinerer avanserte teknikker i in vivo elektrofysiologi som dr. Charlotte Boccara lærte i laboratoriet til nobelprisvinnerne May-Britt og Edvard Moser i Trondheim, med nevrodevelopment-teknikker fra Kings College London og avanserte beregningsverktøy for å studere søvn fra Institute of Science and Technology Austria i Wien.

For tiden er det én masterprosjektstudent og én ph.d.-kandidat som arbeider på prosjektet. Boccara er tilknyttet Storm-gruppen, som består av 5 postdoktorer, 4 ph.d.-kandidater og 2 ingeniører, og som har et godt samarbeid med klinikere ved OUS. I tillegg planlegger Boccara å samarbeide med flere grupper ved IMB (Vervaeke og Hu), i Norge (Kavli-instituttet i Trondheim) og i utlandet (Amsterdam, Paris, Wien, Haifa og London).

Studenten kan få en unik mulighet til å kunne delta i dette fremragende internasjonale forskningsmiljøet via utvekslingsprogrammer. Boccara har erfaring fra å publisere i topp-tidsskrift som Science og Nature Neuroscience, og prosjektet har blitt vurdert av Norges forskningsråd til å ha høy sannsynlighet for publisering på dette nivået.

 

Emneord: Psykologi
Publisert 1. apr. 2019 14:58 - Sist endret 1. apr. 2019 15:08