Новое исследование дает ключ к засыпанию или бодрствованию. Изучая плодовых мушек, исследователи обнаружили, что нейроны мозга адаптируются, чтобы помочь им бодрствовать, несмотря на усталость в опасных ситуациях, и помочь им заснуть после напряженного дня. Выводы из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Университета Миссури в Канзас-Сити опубликованы онлайн в PLoS Biology и могут привести к новым подходам к лечению бессонницы и улучшению качества сна у людей.

«Если вы больны или лишены сна, или вы только что узнали что-то новое, вы спите больше», — сказал соавтор исследования Пол Шоу, доктор философии, профессор неврологии Вашингтонского университета. «Но если происходит что-то опасное, ваш мозг говорит: «Нет, нет, нет, нет. Еще не время ложиться спать. Мне все равно, насколько вы устали». Нейроны, которые регулируют сон, могут определить разницу между сном, когда он безопасен, и сном, когда он опасен».

Привычки сна плодовых мушек очень похожи на наши. Мухи активны днем, спят ночью и любят немного вздремнуть днем, особенно в жаркие дни. Кофеин поддерживает их, а препараты, усыпляющие нас, действуют и на мух.

Однако есть одно существенное отличие: их мозг в миллион раз меньше нашего, что позволяет определить роль каждого нейрона в управлении поведением мух. Шоу и его соавтор Стефан Диссель, доктор философии, доцент кафедры биологических наук в Университете Миссури, который начал работать над этим проектом, будучи научным сотрудником в Вашингтонском университете, сосредоточились на 24 нейронах мозга, которые контролируют, спит муха или нет. просыпается.

Эти нейроны получают и реагируют на сигналы сна, посылаемые другими нейронами через химические мессенджеры, известные как нейротрансмиттеры. Исследователи исследовали, влияют ли события, влияющие на поведение во сне, на то, как эти 24 нейрона реагируют на нейротрансмиттеры дофамин, который способствует бодрствованию; глутамат, способствующий сну; и аллатостатин А, который также способствует бодрствованию. Ранее было известно, что аллатостатин А играет роль в пищевом поведении; в рамках этого исследования исследователи показали, что он также играет роль в регулировании сна.

Сон укрепляет память и способность к обучению, а также способствует творчеству. И люди, и мухи больше спят после напряженного дня. В рамках этого исследования исследователи показали, что жизнь в переполненной социальной среде или изучение нового поведения вызывают молекулярные изменения в нейронах сна мух, которые делают их менее чувствительными к дофамину и, следовательно, более сонливыми.

С другой стороны, когда исследователи тревожили мух, периодически встряхивая флаконы, в которых они живут во время сна, мозг мух вырабатывал как аллатостатин А, так и глутамат. Комбинация двух противоположных сигналов сна не давала мухам спать, несмотря на усталость, чтобы справиться с тем, что они считали опасной ситуацией. Нейроны сна мух, страдающих естественной бессонницей — насекомых, которые вылупляются с тенденцией спать вдвое дольше, чем обычные мухи, — аномально реагировали на нейротрансмиттеры сна, что свидетельствует о врожденном дефекте того, как их мозг регулирует сон.

«Многие люди плохо спят, и мы действительно не знаем, почему», — сказал Шоу. «Наши данные свидетельствуют о том, что существует генетическая предрасположенность к тому, как неврологические сигналы интерпретируются центрами сна в мозгу. Если система сбивается, вы получаете эти противоречивые сигналы: вы устали, но не можете заснуть. Понимая, как могут возникать эти противоречивые сигналы, мы можем начать думать о том, как мы могли бы разработать терапию для людей».

Интересно, что одно вмешательство, казалось, вызывало стойкое улучшение качества сна: ограниченное по времени кормление. Плодовые мушки обычно едят весь день, но для этого исследования исследователи ограничили доступ мух к пище с 8 до 17 часов. Через неделю нейроны сна мух стали более чувствительными к дофамину, и эта чувствительность сохранялась в течение нескольких дней после возвращения. к обычному графику кормления. По словам исследователей, мухи спали меньше, но у них не было признаков усталости, что свидетельствует об улучшении качества их сна.

«Ограниченное по времени питание — горячая тема сейчас», — сказал Шоу. «Утверждение состоит в том, что ограничение приема пищи в определенные часы дня поможет вам лучше спать и поддерживать здоровый вес. Доказательства того, что это работает у людей, неоднозначны. кормление. Возможно, есть пересечение между ограниченным по времени кормлением и регулированием сна, которым мы можем воспользоваться, чтобы помочь людям лучше спать».