Erfassung, Charakterisierung und Modulation der langsamen Sigma-Fluktuation

Kurzbeschreibung: Hier untersuchen wir die langsamen Fluktuationen der Sigma-Aktivität als grundlegendes Organisationsprinzip des Schlafs. In mehreren Projekten untersuchen wir ihr Vorkommen und ihre Eigenschaften bei gesunder Entwicklung, ihre Veränderung bei psychiatrischen Erkrankungen wie der Schizophrenie, ihren Zusammenhang mit funktionellen Markern von Schlaf und Reaktionsbereitschaft des Gehirns im Schlaf sowie ihre Empfindlichkeit gegenüber experimentellen Manipulationen wie Schlafentzug und akustischer Stimulation.

Projektbeschreibung: Die Sigma-Fluktuation ist ein langsamer (~50 s) Rhythmus, welcher den Schlaf in Phasen höherer und niedrigerer Aktivierungsniveaus (“arousal”) strukturiert und die zeitliche Organisation der Schlafspindel-Aktivität widerspiegelt. Während dieses Phänomen beim Menschen nachgewiesen wurde, waren methodische Ansätze in ihrer Anwendbarkeit auf hochauflösende EEG-Aufzeichnungen sowie auf Kinder und klinische Populationen bisher begrenzt. Um dem entgegenzuwirken, haben wir einen optimierten Ansatz zur Erkennung und Quantifizierung der Sigma-Fluktuation über verschiedene Datensätze hinweg entwickelt und angewendet. Mit diesem Ansatz haben wir ihr Vorkommen über die gesamte Entwicklung hinweg untersucht und gezeigt, dass es sich um ein robustes Merkmal des menschlichen Schlafs handelt. Wir haben diese Arbeit auf klinische Populationen ausgeweitet und gezeigt, dass diese Fluktuation bei Erkrankungen aus dem Schizophrenie-Spektrum verändert ist, was auf Störungen in der Organisation des Schlafs und der Schlafregulation hindeutet. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen verfolgen wir in laufenden Arbeiten einen interventionellen Ansatz und untersuchen, ob und wie die Sigma-Fluktuation durch experimentelle Manipulationen wie Schlafentzug und akustische Stimulation moduliert werden kann und wie diese Interventionen mit der zugrunde liegenden Dynamik interagieren.

Projektziel: Unser Ziel ist es, die langsame Sigma-Fluktuation als ein einheitliches Framework für das Verständnis der zeitlichen Organisation des Schlafs zu etablieren, um zu einem besseren Verständnis des Zusammenhangs zwischen grundlegender Schlafphysiologie, der Steuerung des Aktivierungsniveaus im Schlaf, kognitiven Funktionen und neuropsychiatrischen Erkrankungen beizutragen. Gleichzeitig untersuchen wir ihr Potenzial als Ziel für experimentelle Interventionen.

Gruppenleitung: Prof. Dr. Reto Huber
Doktorandinnen: Mary Eleni Dimitriades / Vanessa Isabel Kasties

Institution:
Child Development Center
University Children's Hospital Zurich
University of Zurich

Drittmittel

Dieses Stipendium wurde teilweise durch das UZH-Candoc-Stipendium gefördert.