Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Gene predicts how brain responds to fatigue, human study shows

26.06.2009
Imaging study suggests why some are resilient and others vulnerable to sleep deprivation

Anzeige

New imaging research in the June 24 issue of The Journal of Neuroscience helps explain why sleep deprivation affects some people more than others.


After staying awake all night, those who are genetically vulnerable to sleep loss showed reduced brain activity, while those who are genetically resilient showed expanded brain activity, the study found. The findings help explain individual differences in the ability to compensate for lack of sleep.

"The extent to which individuals are affected by sleep deprivation varies, with some crashing out and others holding up well after a night without sleep," said Michael Chee, MBBS, at the Duke–National University of Singapore Graduate Medical School, an expert on sleep deprivation who was not affiliated with the study. However, studying how the brain produces these behavioral differences is difficult: researchers usually do not know whether their study participants will be vulnerable to sleep deprivation until after a study is complete. Previous studies have shown conflicting results, perhaps because the study subjects differed widely in vulnerability to sleep deprivation.

In the current study, the researchers, led by Pierre Maquet, MD, at the University of Lìege in Belgium and Derk-Jan Dijk, PhD, at the University of Surrey in the United Kingdom, avoided this problem by selecting study participants based on their genes. Previous research showed that the PERIOD3 (PER3) gene predicts how people will respond to sleep deprivation. People carry either long or short variants of the gene. Those with the short PER3 variant are resilient to sleep loss — they perform well on cognitive tasks after sleep deprivation. However, those with the long PER3 variant are vulnerable — they show deficits in cognitive performance after sleep deprivation. Now the new study explains why.

The authors imaged study participants while they did a working memory task that requires attention and cognitive control — also called executive function. The researchers imaged each participant four times: the night before and the morning after a good night's sleep, and the night before and morning after a sleepless night.

They found that the resilient, short gene variant group compensated for sleep loss by "recruiting" extra brain structures. In addition to brain structures normally activated by the cognitive task, these participants showed increased activity in other frontal, temporal, and subcortical brain structures after a sleepless night.

In contrast, after a sleepless night, vulnerable participants, the long PER3 group, showed reduced activity in brain structures normally activated by the task. These participants also showed reduced brain activity in one brain structure — the right posterior inferior frontal gyrus — after a normal waking day. These data are consistent with previous research suggesting that people with the long gene variant perform better on executive tasks earlier, but not later, in the day.

"Our study uncovers some of the networks underlying individual differences in sleep loss vulnerability and shows for the first time how genetic differences in brain activity associate with cognitive performance and fatigue," said study author Maquet. "The data also provide a basis for the development of measures to counteract individual cognitive deficits associated with sleep loss," he said.

"This study and others like it could help in identifying those who may be at risk for performance decline in jobs where sleep deprivation is an integral feature, for example- all-night health care staff, senior decision makers, commercial aircraft pilots, and truck drivers. Such knowledge might also guide the development of more effective, possibly personalized countermeasures for at-risk people," said Chee, the expert unaffiliated with the study.

The Belgian Fonds de la Recherche Scientifique, Queen Elizabeth Medical Foundation, University of Lìege, Interuniversity Attraction Pole – Phase V, Wellcome Trust, and Biotechnology and Biological Sciences Research Council supported the research.

The Journal of Neuroscience is published by the Society for Neuroscience, an organization of more than 38,000 basic scientists and clinicians who study the brain and nervous system. Maquet can be reached at pmaquet@ulg.ac.be.

Todd Bentsen | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.sfn.org

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center

nachricht Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College

Alle Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Im Focus: Mikroben kennen nur eine Konstante: Veränderung!


Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.

„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...

Im Focus: Schnelles Korallensterben


Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen

Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.

Jetzt ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Komplexität beherrschen

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik

Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen

23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Nea Kameni volcano movement captured by Envisat

23.05.2012 | Geowissenschaften

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Exklusive Kontakte beim Investforum

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp