Изучая мозг мушек дрозофил, ученые обнаружили, что их нейроны могут адаптироваться, чтобы насекомое бодрствовало в опасной ситуации, несмотря на усталость, или же быстро засыпало после тяжелого дня. Результаты исследования позволят создавать новые подходы к лечению бессонницы у людей и улучшению качества сна.
Когда мы болеем или не высыпаемся, то чувствуем себя более сонными. Однако в опасной либо тревожной ситуации человек не сможет заснуть вне зависимости от степени усталости. То есть нейроны, регулирующие сон, некоторым образом способны определить разницу между уместным и неуместным сном.
Чтобы раскрыть регулирующий это механизм, ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Миссурийского университета в Канзас-Сити (США) исследовали сон плодовых мушек дрозофил. Их привычки, касающиеся сна и бодрствования, похожи на наши: они активны днем и спят по ночам, а также любят немного вздремнуть днем, особенно в жару. Кофеин делает дрозофил активнее, а человеческие снотворные — усыпляют. Поэтому исследование, результаты которого опубликованы в журнале PLoS Biology, позволят разработать новые подходы к лечению бессонницы и улучшить качество сна у людей.
Однако есть существенное различие между нами и насекомыми: мозг дрозофилы в миллион раз меньше человеческого. И это позволяет определить в нем роль каждой нервной клетки. Авторы сосредоточились на 24 нейронах мозга, которые контролируют сон и бодрствование мушек.
Эти нейроны получают и реагируют на сигналы, посылаемые другими нейронами в виде нейромедиаторов. Ученые исследовали, влияют ли внешние стимулы на сон мух и на то, как их 24 нейрона реагируют на дофамин и аллатостатин А, способствующие бодрствованию, и глутамат, способствующий засыпанию. Известно, что аллатостатин А играет роль в пищевом поведении, а теперь оказалось, что он важен и для регуляции сна.
Сон укрепляет память и улучшает способность к обучению. И люди, и мухи больше спят после напряженного дня. Ученые показали, что жизнь в переполненной сородичами и новыми сигналами среде либо изучение нового поведения вызывают молекулярные изменения в нейронах сна мух. Они становятся менее чувствительны к дофамину, следовательно, больше хотят спать.
С другой стороны, когда исследователи тревожили мух, периодически встряхивая флаконы, в которых они содержались, нейроны вырабатывали как аллатостатин А, так и глутамат. Комбинация двух противоположных сигналов не давала дрозофилам спать в стрессовой ситуации, несмотря на усталость.
Причины бессонницы у людей известны не до конца. Некоторые данные свидетельствуют о генетической предрасположенности к тому, как неврологические сигналы интерпретируются центрами сна в мозге. Если в этой системе происходят какие-либо нарушения, мозг получает противоречивые сигналы, а уставший человек не может заснуть. Поняв, как одновременно могут возникать противоположные сигналы, ученые смогут разрабатывать новые методы лечения бессонницы.