Была-ли у Вас когда-нибудь бессонница? Наверняка вы сами от нее страдали или слышали от близких и друзей жалобы на невозможность долгое время уснуть. Теперь вы можете смело рассказать о новом способе заснуть, прочитав данную статью.
Одним нажатием кнопки в Калифорнийском университете в Беркли неврологи могут отправить спящую мышь в страну снов. Исследователи вставили оптогенетический переключатель в группу нервных клеток, расположенных в древней части мозга, называемой мозговой оболочкой, что позволило им активировать или деактивировать нейроны с помощью лазерного луча.
При активации нейронов, мыши вошли в REM-сон в течение нескольких секунд. REM-сон, характеризующийся быстрыми движениями глаз - это состояние сна у млекопитающих, сопровождающееся активацией коры головного мозга и полным параличом скелетных мышц, предположительно так, чтобы мы не реализовали мечты, вспыхивающие в нашем сознании. Деактивация нейронов снижает или даже исключает возможность перехода мышки в режим REM-сна.
Раньше люди думали, что этот регион мозга был вовлечен только в паралич скелетных мышц во время REM-сна. Ученые на опытах показали, что эти нейроны вызвали все аспекты REM-сна, включая паралич мышц и типичную активацию коры головного мозга, которая заставляет мозг выглядеть более бодрым, чем во сне без REM.
В то время, как другие типы нейронов в стволе мозга и гипоталамусе влияют на REM-сон, из-за сильной индукции REM-сна - в 94 процентах зарегистрированных испытаний мыши вошли в REM-сон в течение нескольких секунд после активации нейронов. Это позволяет считать, что они могут быть важным элементом в относительно небольшой сети, которая принимает решение, погружаться ли вам в сон или нет.
Открытие не только поможет исследователям лучше понять сложный контроль сна и сновидений в мозгу, но и позволит ученым останавливать и запускать процесс мечтаний в мозгу мышей по своему усмотрению, чтобы в дальнейшем понять, почему мы с Вами мечтаем.
Многие психические расстройства, особенно перепады настроения, коррелируют с изменениями REM-сна, а некоторые широко используемые препараты влияют на REM-сон, поэтому это чувствительный показатель психического и эмоционального здоровья. Изучение схемы сна поможет понять эти расстройства, а также неврологические заболевания, влияющие на сон, такие, как болезни Паркинсона и Альцгеймера.
Еда и мечты
Исследователи также обнаружили, что активация этих клеток мозга во время бодрствования мышей не влияет на бодрствование, но заставляет их есть больше. У обычных мышей эти нейроны - подмножество нервных клеток, высвобождающих нейротрансмиттер гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), и так называемые ГАМК-нейроны - наиболее активны в периоды сна, также, когда мышь ест или ухаживает, занимаясь этими двумя приятными делами.
Исследователи подозревает, что эти ГАМК-нейроны в мозгу имеют противоположное действие стрессовым нейронам, таким как норадренергические нейроны в мостах, другой древней части мозга. Норадренергические нейроны выпускают передатчик норадреналина, двоюродного брата адреналина.
Другие ученые обнаружили, что норадренергические нейроны, которые активны во время бега, отключаются во время еды или ухаживания. Похоже, что когда Вы расслабляетесь и наслаждаетесь отдыхом, норадренергические нейроны отключаются, а эти ГАМК-нейроны в мозгу включаются.
ГАМК-нейроны проецируются от центральной части мозга, который находится в верхней части спинного мозга, во многие области ствола мозга и гипоталамуса, и, таким образом, способны повлиять на многие функции организма. Эти регионы - более примитивные, чем кора головного мозга, центр мышления и рассуждений - являются местом расположения эмоций и многих врожденных поведений, а также центрами управления мышцами и автоматическими функциями, такими, как дыхание.
Переключение оптического состояния мозга
Ученые, изучающие данный вопрос, выбрали мощную технику под названием оптогенетика, для изучения этих REM-связанных ГАМК-нейронов в мозгу. Методика включает в себя вставку светочувствительного ионного канала в специфические типы нейронов с помощью вируса. Чтобы направить вирус на ГАМК-нейроны, исследователи использовали генно-модифицированныйштамм мышей, который выделяет маркерный белок только в этих специфических нейронах.
При наличии ионного канала возможно включать активность нейронов при стимуляции лазерным светом через оптическое волокно, вставленное в мозг. Альтернативно, введение ингибирующего ионного насоса в ГАМК-нейроны позволило исследователям отключить активность этих нейронов с помощью лазерной стимуляции.
Используя этот генно-модифицированный штамм мышей, исследователи составили карту активности этих нейронов в мозгу, а затем записали, как активация или деактивация нейронов в течение коротких периодов времени влияет на сон и бодрствование.
Они также использовали препарат для деактивации того же набора нейронов и обнаружили снижение интенсивности REM-сна, хотя и не столь быстрое и продолжительное, поскольку препарату требовалось около получаса, чтобы он начал действовать и медленно выводился.
Они также вставили светочувствительные ионные каналы с другим набором нейронов в мозг: глутаматергические нейроны, которые выделяют глутамат в качестве нейропередатчика. Активация этих нейронов сразу же пробудила животных, что показало обратный эффект от активации ГАМК-нейронов.
Исследования данного вопроса учеными продолжаются и, возможно, в недалеком будущем по кнопке люди будут не только засыпать и просыпаться, не тратя время на засыпание. Они смогут погрузиться в мечты и улучшить свое настроение, нажав всего лишь одну кнопку.
Что думаете Вы по этому поводу? Напишите в коментариях, ставьте лайк и подписывайтесь на мой канал.
Благодарю за внимание.