Ученые нашли нейроны, которые заставляют мозг хотеть спать

Сон нужен не только для отдыха. Во время бодрствования в мозге постепенно нарастает потребность во сне, а после отдыха она снижается. Один из признаков этого процесса — медленные волны на электроэнцефалограмме (ЭЭГ): чем сильнее хочется спать, тем выше мощность волн во время последующего глубокого сна. В то же время ученые не до конца понимали, какие именно нервные клетки заставляют мозг хотеть спать все сильнее. 

Теперь международная исследовательская группа под руководством Уильяма Джу (William Joo) из Базельского университета (Швейцария) изучила участок мозга под названием «медианный шов» (median raphe, MR). Он расположен в стволе мозга и известен прежде всего как один из центров, связанных с серотонином. Ученые хотели выяснить, какие клетки в этой области реагируют на длительное бодрствование. 

Для этого они посмотрели, какие участки мозга активируются у мышей после нескольких часов без сна. Затем в MR нашли клетки, которые особенно активно работали после лишения сна, и проверили их свойства. Выяснилось, что среди них центральное место занимают GABA-ергические нейроны — клетки, использующие тормозной нейромедиатор ГАМК. 

После шести часов без сна эти нейроны становились более возбудимыми. Проще говоря, им было легче «запуститься»: они начинали генерировать нервные импульсы при меньшем воздействии и чаще делали это самостоятельно. При этом у расположенных рядом серотонинергических нейронов подобных изменений не обнаружили. Значит, разные типы клеток по-разному реагируют на нехватку сна. 

Следующий эксперимент показал, что эти клетки действительно связаны с потребностью во сне. Когда исследователи искусственно активировали их, мыши спали дольше и крепче. Если же активность клеток подавляли, животные спали меньше. 

Примечательно, что при длительном одновременном подавлении GABA-ергических нейронов и серотонинергических клеток продолжительность основной фазы сна (NREM) у мышей снизилась почти на 70 процентов. Они дольше бодрствовали: средняя продолжительность таких периодов выросла более чем вдвое. 

После лишения сна произошло самое интересное. Обычно грызуны, которые долго не спали, стараются уснуть как можно скорее, а последующий сон становится более глубоким. У мышей с подавленной активностью MR, однако, этого почти не происходило. Они реже пытались заснуть, почти не демонстрировали обычного компенсаторного сна, а медленные дельта-волны на ЭЭГ накапливались много медленнее.  

Выходит, эти нейроны могут участвовать не просто в переключении мозга из бодрствования в сон. Они, вероятно, помогают самому организму постепенно накапливать потребность во сне. Если их работу нарушить, животные не просто спят меньше — они медленнее приходят к состоянию, в котором сон необходим. 

Речь не идет о том, что ученые нашли способ безопасно обходиться без сна. Примерно 17 процентов мышей с хронически подавленной активностью этих клеток погибли. У выживших действительно сохранялись высокая активность и способность бодрствовать долго. Более того, в тестах они формировали долговременные воспоминания. Правда, механизм столь необычного состояния еще предстоит понять. 

Пока не известно, что именно во время длительного бодрствования заставляет GABA-ергические нейроны MR становиться более возбудимыми. Возможно, меняется работа самих клеток, их связи с другими нейронами — или оба процесса одновременно. Тем не менее результаты научной работы, опубликованной в журнале Nature, показали, что сон — это не только переключатель между двумя состояниями. Мозг отдельно регулирует и то, насколько сильно вообще нужен сон.

Любовь С.

469 статей

Автор освещает темы из разных областей науки, включая астрономию, палеонтологию и генетику. Пишет о научных открытиях, природных явлениях и эволюционных процессах.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram