Учёные долгое время стремились понять, какие механизмы отвечают за введение мозга в состояние сна или возвращение его к бодрствованию. Эксперимент на плодовых мушках дрозофилах помог раскрыть некоторые аспекты.
Исследователи изучают сон давно, так, долгое время они стремились понять механизм, отвечающий за введение мозга в состояние сна или возвращение его к бодрствованию. Изучая биологические часы плодовых мушек дрозофил, учёные из Северо-западного университета США с высокой точностью определили, какие процессы сопровождают и стимулируют засыпание и пробуждение.
Данное исследование не является первым в области изучения биологических "переключателей" внутренних часов. Ранее учёные уже заявляли, что управлять циклами сна и бодрствования можно при помощи технологии оптогенетики или благодаря особому ферменту, получившему название CK1epsilon.
Теперь учёные провели эксперимент на дрозофилах и обнаружили, что повышенная активность натриевых каналов в нейронах мозга в дневное время сопровождала пробуждение мушки, тогда как высокая активность калиевых каналов в ночное время стимулировала отход ко сну.
Дальнейшее изучение вопроса привело к открытию, что у мышей в мозгу работают те же самые механизмы. Наблюдения проводились за небольшим участком мозга грызуна — так называемым супрахиазматическим ядром — состоящим всего из 20 тысяч нейронов.
Это открытие имеет большое значение в том числе и для понимания циркадных ритмов человека, поскольку биологические часы у мышей и людей работают практически одинаково. Единственное исключение — грызуны ведут преимущественно ночной образ жизни.
"Всё это означает, что механизмы, контролирующие циклы сна и бодрствования, очень древние. Этот процесс колебаний между активностью натриевых и калиевых каналов, должно быть, сохранялся в течение сотен миллионов лет. И мы думаем, что у людей и мышей он очень похож", — говорит ведущий автор исследования доктор Рави Аллада (Ravi Allada) в пресс-релизе.
Нейробиологи назвали процесс взлётов и падений уровня калия и натрия "механизмом велосипеда", по аналогии с тем, как две педали вращаются и одна из них оказывается наверху, а другая — внизу.
В дальнейшем учёные хотят продолжить исследования в этой области, чтобы разработать более эффективные лекарства от бессонницы или джетлага.
Результаты исследования изложены в статье журнала Cell.
