Нове про сон

Співробітники Науково-дослідного інституту молекулярної патології (IMP) у Відні вивчили фундаментальні аспекти сну на прикладі круглих хробаків. Вони поставили на контроль активність всіх нервових клітин мозку в той момент, коли круглі хробаки засипали і прокидалися. Журнал опублікував ці результати в останньому номері.

Читайте цю та інші новини нейробіології на сайті Нейроновості

Сон - це універсальна риса, присутня у всіх тварин. Нервова система кожного організму регулярно потребує релаксації, під час якої активність мозку різко змінюється. Те, що сон нам необхідний - незаперечний факт, але вчені досі намагаються зрозуміти, чому.

Команда нейробіологів, яку очолив Мануель Ціммер (Manuel Zimmer), використовувала круглого хробака для детального вивчення того, як мозок перемикається між пильнуванням і сном. І отримані результати свідчать про те, що для втомленого тваринного сон являє собою основний стан мозку, який встановлюється спонтанно, коли з навколишнього середовища перестають надходити сильні зовнішні подразники.

Хробаки як моделі для дослідження сну

обрали модельною твариною, тому що її нервова система складається всього з 302 нейронів. Таке число під силу досліджувати сучасними способами мікроскопії, що дозволяють отримувати доступ до активності всіх нервових клітин в головному мозку з точністю до однієї клітини.

Але вчені зіткнулися з проблемою: як контролювати те, коли черви засинають і прокидаються? Аспіранти Анніка Ніколс (Annika Nichols) і Томаш Айхлер (Tomá^ Eichler) створили спеціальні експериментальні системи, які використовували змінну концентрацію кисню як перемикач.

Справа в тому, що в природному середовищі проживання живуть у ґрунті, де в достатку живуть мікроорганізми, що зберігають низький рівень кисню. Дослідники показали, що при зазначених кращих умовах хробаки відчували себе комфортно і могли заснути за умови, що вони втомлювалися. Ніколс і Айхлер виявили, що свіже повітря з атмосферним вмістом кисню (21-22 відсотки) змушувало тварин швидко прокидатися. «Це допомогло нам досягти ефективного контролю над перемиканням між сном і пильнуванням під час наших експериментів», - говорить Ніколс.

Нейронна шкала втоми

Ніколс пішла ще далі і записала активність усіх нейронів головного мозку під час запуску «перемикача» між сном і пильнуванням. Вона виявила, що під час сну більшість нервових клітин, які активні під час пильнування, затихає (що, власне, не дивно). Тим не менш, кілька певних типів нервових клітин залишається «напоготові».

Один з цих типів, RIS, виробляє гамма-аміномасляну кислоту - основне мозкове «снодійне». Ніколс показала, що активність ГАМК-нейронів вже підвищена у тварин, які схильні до сну, помітивши, що вона може стати мірою того, наскільки мозок «втомився».

Під час моніторингу активності сплячого мозку комп'ютерний аналіз продемонстрував, що нейронні мережі спонтанно синхронізувалися на «тихий» і стабільний стан. Спочатку дослідники припускали, що клітини RIS діють подібно диригенту, який заглушає оркестр після фінального акорду. Однак нові дані свідчать про те, що вони, здається, виступають посередником, який «веде переговори» щодо угоди між усіма «гравцями» з подальшою колективною дією. Перевага цього сценарію полягає в тому, що зміни між пильнуванням і сном можуть провокуватися навіть легким регулюванням деяких функціональних «повзунків» мозку.

Незважаючи на безліч відмінностей між мозком аскарид і людини ці результати - досить перспективна модель для подальшого вивчення фундаментальних принципів організації мозку.