Известно, что сон поддерживает правильное функционирование организма, в том числе мозга, позволяя ему отдыхать, восстанавливаться и перезаряжаться. Хотя бесчисленное количество нейробиологов и медицинских исследователей пытались лучше понять этот жизненно важный биологический процесс, большая часть его нейронных основ до сих пор неизвестна.
Исследователи из Университета штата Вашингтон (WSU) проводят исследования, изучающие роль астроцитов, подтипа глиальных клеток, которые, как известно, регулируют различные функции мозга и тела во сне и бодрствовании. Их последняя статья, опубликованная в журнале Neuroscience, показывает, что активация астроцитов в базальном отделе переднего мозга (т. е. области мозга, которая поддерживает регуляцию сна, пробуждения и температуры тела) заставляет мышей оставаться бодрствующими неопределенно долго, без проявляя какие-либо признаки сонливости.
«Наше исследование было частью более масштабного исследования клеток и цепей головного мозга , которые вызывают у нас сонливость», — рассказал Medical Xpress Маркос Франк, один из исследователей, проводивших исследование. «Ученые называют это «влечением ко сну», и на самом деле у нас нет полного объяснения влечения ко сну. Еще в 2009 году мы опубликовали первые доказательства того, что класс ненейрональных клеток, называемых глиальными астроцитами, влияет на влечение ко сну in vivo. С тех пор мы пытаемся понять точную роль астроцитов во сне и бодрствовании».
Основная цель недавней работы Фрэнка и его коллег заключалась в том, чтобы лучше понять, как астроциты в базальном отделе переднего мозга влияют на сон, бодрствование и общее стремление ко сну. Для этого исследователи использовали ряд передовых генетических и химических методов, чтобы обратимо изменить активацию астроцитов в базальном отделе переднего мозга мышей.
«Мы использовали «хемогенетический» метод, чтобы экспрессировать рецептор к небольшой молекуле, которая обычно не экспрессируется в мозге млекопитающих», — объяснил Фрэнк. «При активации специальным препаратом этот рецептор активирует астроциты. Мы объединили это со стандартными измерениями активности мозга и двигательной активности, которые вместе говорят нам, бодрствует ли животное или спит».
Чтобы убедиться, что наблюдаемые ими эффекты были конкретно связаны с хемогенетической активацией астроцитов, команда также провела несколько контрольных экспериментов, в которых тех же мышей наблюдали в аналогичных обстоятельствах, но без активации их астроцитов. В конечном итоге исследователи заметили, что активация базальных астроцитов переднего мозга привела к тому, что мыши бодрствовали часами подряд, не проявляя при этом каких-либо типичных признаков сонливости.
«Казалось, что мыши бодрствовали без каких-либо «затрат» или, другими словами, без повышенного влечения ко сну», — сказал Фрэнк. «Это было для нас неожиданно и имеет несколько важных последствий. Во-первых, наши результаты бросают вызов представлению о том, что наша потребность во сне возникает из-за бодрствования как такового. Вместо этого может потребоваться определенный набор взаимодействий между подтипами клеток мозга».
В целом, недавние результаты, полученные этой группой исследователей, подчеркивают ключевую роль некоторых нейронально-глиальных цепей в модуляции влечения ко сну и бодрствования. В будущем они могут проложить путь к новым захватывающим открытиям о нейронных основах сна, что потенциально также позволит создать лекарства, которые позволят людям оставаться бодрствующими и в сознании в течение длительных периодов времени.
«Представьте себе мир, в котором (если это перевести на людей) посменные рабочие не чувствуют сонливости, а астронавты, пилоты, солдаты, медицинские работники, сотрудники службы экстренного реагирования могут обходиться без сна в течение длительных периодов времени», — добавил Фрэнк.
«Мы находимся на очень ранней стадии этого процесса, но если бы это произошло, это навсегда изменило бы пределы человеческих возможностей. Наши следующие работы будут сосредоточены на понимании того, что происходит дальше в цепочке событий, когда мы активируем базальные астроциты переднего мозга. приводят к изменениям в окружающих нейронах и как это объясняет наши результаты? Что обычно контролирует этот процесс в здоровом мозге и является ли это активируемое астроцитами пробуждение таким же, как обычное пробуждение? На все эти вопросы мы надеемся ответить в наших будущих исследованиях.»
Теги: биотехнологии
