Недостаток сна, например, после бессонной ночи, приводит к тому, что человек спит более крепко и дольше, чем обычно. Этот эффект обусловлен механизмом гомеостаза сна, который позволяет организму восстанавливать свои ресурсы после продолжительного периода бодрствования. Чтобы понять, какие процессы происходят в мозге при компенсации недостатка сна, японские исследователи провели эксперимент с мышью, лишив их сна.
Сон играет ключевую роль в жизни человека и существенно влияет на нормальную работу организма. Во время отдыха происходит перенос данных из оперативной памяти в долгосрочную проектирует будущий опыт с учетом новых знаний. Недостаточный сон может вызвать множество физических и психических заболеваний, а избыточный — привести к сахарному диабету второго типа даже при низком генетическом риске.
Японские ученые из различных университетов провели детальное исследование мозговых процессов, отвечающих за гомеостаз сна – механизм, который фиксирует историю бодрствования и позволяет организму регулировать баланс между нагрузкой и восстановлением. Результаты работы опубликовал журнал Nature Communications.
Для исследования ученые использовали самцов мышей в возрасте от трех до двенадцати недель, лишив их сна на определенное время, чтобы впоследствии наблюдать за активностью мозга в фазу восстановления. У животных был обеспечен свободный доступ к пище и воде.
Установлено, что ключевую роль в поддержании гомеостаза сна играют нейроны, продуцирующие парвальбумин ( кальций-связывающий белок). Эти клетки являются основными тормозными нейронами головного мозга. В отличие от возбуждающих нейронов, которые повышают активность нервной системы в ответ на внешние воздействия, тормозные нейроны ее снижают.
Клетки мозга, продуцирующие парвальбумин, начинают свою активность во время фазы восстановления во сне. Исследователи выяснили, что это происходит в ответ на ощущение сонливости и после периода активации Ca2+/кальмодулин-зависимой протеинкиназы II (CaMKII) — метаболита, оказывающего воздействие на функционирование нейронов, экспрессирующих парвальбумин.
В своей работе авторы подчеркивают, что их исследование пролило свет на некоторые молекулярные и нейронные процессы, поддерживающие гомеостаз сна – область, остающуюся малоизученной в науке о сне. Исследователи выражают надежду, что полученные данные позволят создать инновационные подходы к управлению сонливостью.