Работать, нельзя спать: как мозг борется со сном?

24 October 2017

Исследователи из Калифорнийского технологического института выявили основные нейронные цепи в мозге, который контролируют бодрствование. Благодаря результатам, опубликованным в журнале Neuron, теперь можно будет продумать более эффективную тактику лечения бессонницы, «пересыпания» и нарушений сна, сопровождающихся другими нервно-психическими расстройствами по типу депрессии.

Работать, нельзя спать: как мозг борется со сном?

Источник: California Institute of Technology

Вивиана Грэдинару (Viviana Gradinaru), доцент кафедры биологии и биологической инженерии, и её команда задались целью понять, как преодолевать усталость в условиях надвигающейся дедлайна или будить себя посреди ночи, чтобы успокоить плачущего ребёнка. Иными словами, как так называемые значимые стимулы перекрывают естественное желание лечь в постель и заснуть?

«Чтобы ответить на этот вопрос, мы решили изучить области мозга, называемые дорсальными ядрами шва, где располагаются группы дофаминовых нейронов DRNDA. Науке уже известно, что люди, у которых эта зона повреждается, испытывают чрезмерную сонливость в дневное время, но вот понимания точной роли этих нейронов в процессе регулирования цикла сон/бодрствование и их способности отвечать на внутренние или внешние раздражители ещё не было», — говорит Грэдинару.

Команда изучала DRNDA-нейроны у мышей. Во-первых, исследователи измеряли активность DRNDA в то время, когда животные встречали значимые раздражители типа либо потенциального партнёра для спаривания, либо внезапное неприятное ощущение, либо еду. И именно эти нервные клетки проявляли очень высокую активность во время подобных событий. Это навело учёных на мысль, что нейроны посылали сигналы о необходимости возбуждения, которые уже регулировали состояние сна или бодрствования.

Для того, чтобы проверить предположения, оказался необходим метод оптогенетики, благодаря которому в нужные клетки вставили светочувствительный белок, стимулирующийся светом. И оказалось, что после световой вспышки мыши просыпались, проявляли беспокойство и дальше заснуть не могли. И наоборот, когда активность DRNDA блокировалась химическим путём, животные засыпали даже в условиях мотивирующих раздражителей: например, запаха хищника или в присутствии партнёра для спаривания. Всё это явно указало на то, что активность нейронов DRNDA действительно регулирует поведенческие реакции во ремя цикла сон-бодрствование.

Наконец, исследователи изучили роль этих нейронов в пробуждении по вине внешних раздражителей. Активность клеток «гасили» оптогенетикой и устраивали громкий шум тогда, когда животные спали. И в то время, как контрольные мышей часто просыпались, мыши «заблокированные» все звуки абсолютно пропускали мимо ушей.

«Аналогичные DRNDA-нейроны находятся и в организме человека, и их дегенерация коррелирует с чрезмерной дневной сонливостью у пациентов с нейродегенеративными расстройствами по типу рассеянного склероза или старческого слабоумия. Конечно, нам необходимы дальнейшие эксперименты для того, чтобы более уверенно говорить о причинно-следственной связи и проверить потенциал DRNDA в качестве терапевтической мишени при бессоннице или других нарушениях сна», — отмечают учёные.

Текст: Анна Хоружая

Dorsal Raphe Dopamine Neurons Modulate Arousal and Promote Wakefulness by Salient Stimuli by Jounhong Ryan Cho, Jennifer B. Treweek, J. Elliott Robinson, Cheng Xiao, Lindsay R. Bremner, Alon Greenbaum, Viviana Gradinaru in Neuron. Published June 2017

http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2017.05.020

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

http://neuronovosti.ru/sleep_fight/