Переключатель работает, регулируя активность нескольких нервных клеток или нейронов, способствующих засыпанию, в головном мозге. Нейроны срабатывают, когда мы устали и нуждаемся во сне, и гаснут, когда мы полностью отдохнули.
«Когда вы устали, нейроны в мозгу громко кричат ??и отправляют вас спать», — говорит профессор Геро Мизенбок из Оксфордского университета, в лаборатории которого было проведено новое исследование.Хотя исследования проводились на плодовых мушках или дрозофилах, ученые говорят, что механизм сна, вероятно, имеет отношение к людям.
Доктор Джеффри Донли, один из ведущих авторов исследования, объясняет: «Подобная группа нейронов находится в одной из областей человеческого мозга. Эти нейроны также электрически активны во время сна и, как и клетки мух, являются мишенью для общих анестетиков, которые усыпляют нас. Поэтому вполне вероятно, что молекулярный механизм, подобный тому, который мы обнаружили у мух, действует и у людей ».
Исследователи говорят, что точное определение переключателя сна может помочь нам определить новые цели для новых лекарств — потенциально для улучшения лечения расстройств сна.Но еще многое предстоит выяснить, и дальнейшие исследования могут дать понимание большого безответного вопроса о том, зачем нам вообще нужно спать, говорят они.«Главный вопрос сейчас — выяснить, на какой внутренний сигнал реагирует выключатель сна», — говорит доктор Диого Пиментел из Оксфордского университета, другой ведущий автор исследования. Что контролируют эти способствующие сну клетки, пока мы бодрствуем?
«Если бы мы знали, что происходит в мозгу во время бодрствования, что требует восстановления сна, мы могли бы приблизиться к разгадке тайны того, почему всем животным нужно спать».Результаты сообщаются в журнале Neuron. Работа Центра нейронных цепей и поведения финансируется Wellcome Trust и Благотворительным фондом Gatsby.
Это исследование также было поддержано Советом медицинских исследований Великобритании, Национальными институтами здравоохранения США и Программой научных исследований в области человеческих границ.Организм использует два механизма для регулирования сна. Один из них — биологические часы, которые настраивают людей и животных на 24-часовой цикл дня и ночи.
Другой механизм — это «гомеостат» сна: устройство в мозгу, которое отслеживает часы вашего бодрствования и переводит вас в сон, когда вам нужно сбросить настройки. Этот механизм представляет собой внутреннюю точку отказа, которая отделена от внешних факторов. Когда он выключен или не используется, нарастает дефицит сна.
«То, что заставляет нас спать ночью, вероятно, является комбинацией двух механизмов, — говорит профессор Мизенбок. «Биологические часы говорят, что сейчас подходящее время, а переключатель сна повысил давление в течение долгого дня бодрствования».Работа на плодовых мушках позволила обнаружить критическую часть перехода в режим сна. «Мы обнаружили мух-мутантов, которые не могли уснуть после того, как не спали всю ночь», — говорит доктор Джеффри Донли.Мухи перестают двигаться, когда засыпают, и им требуется больше беспокойства, чтобы подняться.
Недосыпающие мухи склонны клевать носом и имеют когнитивные нарушения — у них серьезные проблемы с обучением и памятью, так же как потеря сна у людей приводит к проблемам.Профессор Мизенбок говорит: «Гомеостат сна похож на термостат в вашем доме. Термостат измеряет температуру и включает обогрев, если становится слишком холодно.
Гомеостат сна измеряет продолжительность бодрствования мухи и при необходимости включает небольшую группу специализированных клеток мозга. Именно электрический выход этих нервных клеток усыпляет муху ».
У мутантных мух исследователи смогли показать, что ключевой молекулярный компонент переключателя электрической активности нарушен, и вызывающие сон нейроны всегда отключены, что вызывает бессонницу.