Dynamics of sleep oscillations is coupled to brain temperature on multiple scales.

Csernai, Márton [Csernai, Márton László (Távközlés), szerző] MTA-TTK-NAP B Alvási Oszcillációk Kutatócsoport (HRN TTK / KPI); Borbély, Sándor* [Borbély, Sándor (Idegtudományok), szerző] Élettani és Neurobiológiai Tanszék (ELTE / TTK / Bio_I); MTA-TTK-NAP B Alvási Oszcillációk Kutatócsoport (HRN TTK / KPI); Kocsis, Kinga* [Kocsis, Kinga (biológia), szerző] Roska Tamás Műszaki és Természettudományi Dokto... (PPKE / ITK); MTA-TTK-NAP B Hálózat és Viselkedés Neurobiológ... (HRN TTK / KPI); Burka, Dávid [Burka, Dávid (Gazdaságinformatika), szerző] Matematikai Tanszék (BCE / MSMI); Fekete, Zoltán [Fekete, Zoltán (neuroMEMS), szerző] Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet (HUN-REN EK); Információs Technológiai és Bionikai Kar (PPKE); Mikrorendszerek Laboratórium (HUN-REN EK / MFA); Balogh, Veronika [Balogh, Veronika (Neurofiziológia), szerző] MTA-TTK-NAP B Alvási Oszcillációk Kutatócsoport (HRN TTK / KPI); Káli, Szabolcs [Káli, Szabolcs (Elméleti neurobio...), szerző] MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet; Agykéreg Kutatócsoport (KOKI / CHO); Emri, Zsuzsa [Emri, Zsuzsa (Élettan), szerző] Állattani Tanszék (EKKE / TTK / BI); Barthó, Péter [Barthó, Péter (Idegélettan), szerző] Kognitív Idegtudományi és Pszichológiai Intézet (HRN TTK); MTA-TTK-NAP B Alvási Oszcillációk Kutatócsoport (HRN TTK / KPI)

Angol nyelvű Szakcikk (Folyóiratcikk) Tudományos
Megjelent: JOURNAL OF PHYSIOLOGY-LONDON 0022-3751 1469-7793 597 (15) pp. 4069-4086 2019
  • SJR Scopus - Sports Science: D1
Azonosítók
Szakterületek:
  • Diagnosztikai és beültethető eszközök
  • Ember-gép interfészek
  • MEMS / mikrorendszer technológia (világűr)
  • Mikromechanikai eszközök
  • Mikro (rendszer) tervezés
Sleep spindle frequency positively, duration negatively correlates with brain temperature. Local heating of the thalamus produces similar effects in the heated area. Thalamic network model corroborates temperature dependence of sleep spindle frequency. Brain temperature shows spontaneous microfluctuations during both anesthesia and natural sleep. Larger fluctuations are associated with epochs of REM sleep. Smaller fluctuations correspond to the alteration of spindling and delta epochs of infra-slow oscillation.Every form of neural activity depends on temperature, yet its relationship to brain rhythms is poorly understood. In this work we examined how sleep spindles are influenced by changing brain temperatures and how brain temperature is influenced by sleep oscillations. We employed a novel thermoelectrode designed for measuring temperature while recording neural activity. We found that spindle frequency is positively correlated and duration negatively correlated with brain temperature. Local heating of the thalamus replicated the temperature dependence of spindle parameters in the heated area only, suggesting biophysical rather than global modulatory mechanisms, a finding also supported by a thalamic network model. Finally, we show that switches between oscillatory states also influence brain temperature on a shorter and smaller scale. Epochs of paradoxical sleep as well as the infra-slow oscillation were associated with brain temperature fluctuations below 0.2°C. Our results highlight that brain temperature is massively intertwined with sleep oscillations on various time scales.
Hivatkozás stílusok: IEEEACMAPAChicagoHarvardCSLMásolásNyomtatás
2024-06-19 06:36