Согласно гипотезе синаптического гомеостаза, синапсы – контакты между нервными клетками – увеличиваются в количестве во время бодрствования и устраняются во время сна. Исследователи из Университетского колледжа Лондона выяснили, что таким эффектом обладает только сон «высокого давления», который случается после длительного бодрствования. Причем величина эффекта «синаптических потерь» зависит от подтипа нейронов. Подробности работы опубликованы в журнале Nature.
Подтипы нейронов данио-рерио из эксперимента
Несмотря на многочисленные открытия последних лет, которые нам объясняют, зачем человеку нужен сон, остается достаточно много белых пятен. Одна из неоспоримых истин – сон нужен для сохранения опыта, трансформации памяти из кратковременной в долговременную и нормализации синапсов. Доказательства последнего легли в основу так называемой гипотезы синаптического гомеостаза (ГСГ), которая говорит о том, что сон представляет собой своеобразный регулятор роста числа и размеров синапсов.
Исследования, опубликованные несколько лет назад, показали, что сон действительно влияет на размер синапсов. Даже несколько часов сна приводят к уменьшению их размеров в среднем на 18%. Важно заметить, что этот процесс касается большинства (80%) нервных клеток. Тем не менее до сих пор непонятно, функционирует ли сон просто как разрешительное состояние или активно подавляет рост и устраняет излишек синапсов в масштабе целых нейронов.
При помощи рыбок данио-рерио ученые Университетского колледжа Лондона показали, что синапсы приобретаются в периоды бодрствования (спонтанного или принудительного) и теряются во время сна в зависимости от подтипа нейрона. Причем, потеря синапсов максимальна в начале сна после периодов бодрствования, когда его давление максимально. Чем дольше животное спит, тем менее интенсивным становится процесс потери или уменьшения объема синапсов. То есть, во второй половине ночи этот эффект минимален.
Интересно, что фармакологически индуцированный сон в периоды, когда давление сна невелико (животных усыпляли после того, как они уже поспали естественным образом), недостаточен для того, чтобы вызвать потерю синапсов. Но это при условии того, что уровень аденозина не повышается при одновременном подавлении норадренергического тонуса (простыми словами – не начинает накапливаться «усталость» от естественных дневных «дел»).
Таким образом ученые пришли к выводам, что потеря синапсов во время сна регулируется давлением сна на уровне отдельных нейронов и что не все периоды сна одинаково способны выполнять функции синаптического гомеостаза.
Текст: Анна Хоружая
Sleep pressure modulates single-neuron synapse number in zebrafish by Anya Suppermpool et al. in Nature. Published May 2024
