Сонные веретена: механизмы и функции

Сонные веретена — это импульсные сигналы на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) спящего млекопитающего и электрические поверхностные корреляты нейронных колебаний в таламусе. Будучи одним из наиболее наследуемых признаков сна на ЭЭГ, сонные веретена, вероятно, отражают силу и пластичность таламокортикальных цепей, лежащих в основе индивидуальных когнитивных профилей. В обзоре рассматриваются характеристики, организация, регуляция и происхождение сонных веретен и их роль в медленноволновом сне без быстрых движений глаз (NREMS) и его функциях с акцентом на человека и грызунов. В пространственном плане связанная с веретенами нейронная активность проявляется на масштабах от небольших таламических цепей до функциональных корковых областей и формирует корковое состояние, способствующее внутрикорковой пластичности и одновременно ограничивающее корковый выход. Во временном плане сонные веретена представляют собой дискретные события, часть непрерывной полосы мощности, и элементы, сгруппированные по инфрамедленной шкале времени, в течение которой NREMS чередуется между устойчивостью и уязвимостью. Мы синтезируем различные и, казалось бы, несвязанные функции сонных веретен для архитектуры сна, сенсорной обработки, синаптической пластичности, формирования памяти и когнитивных способностей в единое понятие сонного веретена, согласно которому сонные веретена: (1) создают нейронные условия крупномасштабной функциональной связности и пластичности, которые сохраняются дольше, чем их проявление как дискретных событий на ЭЭГ; (2) появляются преимущественно в таламических цепях, вовлечённых в обучение и опыт, основанный на внимании, в период бодрствования; и (3) обеспечивают селективную реактивацию и маршрутизацию нейронных следов, установленных в период бодрствования, между областями мозга, такими как гиппокамп и кора. Их тонкая пространственно-временная организация отражает NREMS как физиологическое состояние, скоординированное между мозгом и телом, и может указывать, если не предвосхищать и в конечном счёте дифференцировать, патологии сна, а также нейроразвития, нейродегенеративные и психиатрические состояния.