Солнечный свет напрямую влияет на дневной сон, выяснили ученые. Германо-американская команда исследователей провела работу, в которой изучила воздействия света различной интенсивности на мозг и на желание подремать днем. Несмотря на то что объектами эксперимента стали плодовые мушки дрозофилы, результаты, опубликованные в Journal of Neuroscience, в некоторой степени актуальны и для людей.
Схема, описывающая влияние света на конечные отделы мозга, регулирующие циркадные ритмы. Credit: M. Schlichting et al. / Journal of Neuroscience 2019
Эксперименты показали, что высокоинтенсивный свет сильно влияет на поведение и общую активность плодовых мух. Наиболее выраженным эффект оказался во время дневного сна, так называемой «сиесты», которая из-за этого длилась в среднем на 30-60 минут дольше. Также это задерживало вечернюю активность – насекомые засыпали в среднем на 1-2 часа позже.
Ученые нашли и причину поведенческих изменений – это «глазки Хофбауэра-Бюхнера», которые представляют собой специальные фоторецепторы за пределами глаз. Каждая из них состоит из четырех воспринимающих клеток. Они открыты в университете Вюрцбурга биологами Алоизом Хофбауэром (Alois Hofbauer) и Эрихом Бюхнером (Erich Buchner)30 лет назад.
«Мы впервые показали, как «глазки Хофбауэра-Бюхнера» реагируют на интенсивное освещение, и узнали, что они заставляют мушек днем спать дольше», — говорит Шарлотта Хелфрих-Фёрстер (Charlotte Helfrich-Förster ).
Это происходит через многоступенчатую сигнальную систему, действующую через ацетилхолиновые рецепторы. С помощью них «глазки» повышают содержание кальция в так называемых «нейронах-часах». Последние реагируют на это посредством выделения особого нейропептида прямиком в дорсальную (заднюю) область мозга. Это влияет на работу других «нейронов-часов», которые и регулируют время «сиесты» и начала вечерней активности.
Подобный эксперимент исследователи провели и на группе генетически измененных мушек. Опыт выявил, что «внутренние часы» насекомых не подвержены воздействию температуры, зато они напрямую реагировали на разные уровни освещенности.
По мнению ученых, их исследование «устанавливает поразительные параллели между организмами дрозофил и млекопитающих». Последние имеют специальные фоторецепторы, которые также считывают интенсивность освещения и регулируют циркадные часы в одном из участков гипоталамуса. К сожалению, ученые пока не могут дать точный ответ на взаимосвязь подобных процессов и человеческой «сиесты», однако, в дальнейшем они собираются продолжить изучение этого фактора.
Текст: Алексей Гоян
A distinct visual pathway mediates high light intensity adaptation of the circadian clock in Drosophila by M. Schlichting, P. Menegazzi, M. Rosbash and C. Helfrich-Förster in Journal of Neuroscience. PublishedJanuary 2019, 1497-18;
DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1497-18.2018