До сих пор считалось, что для контроля сна и бодрствования необходимы несколько областей мозга. Нейробиологи из Берна определили единый центр управления циклом сна-бодрствования в мозгу. Результаты имеют большое значение для поиска новых методов лечения сна.
Каждую ночь мы спим несколько часов, а каждое утро просыпаемся, чтобы заняться своей жизнью. Как цепи мозга контролируют этот цикл сна и бодрствования, остается загадкой. Наш сон делится на две фазы: сон с небыстрым движением глаз (NREM) и REM (или парадоксальный) сон, во время которого происходит большая часть наших сновидений. Важные мозговые цепи были идентифицированы с использованием как экспериментальных, так и клинических данных, однако точные лежащие в основе механизмы, такие как начало, поддержание и прекращение сна и сновидений, не совсем понятны.
Когда мы засыпаем, электроэнцефалограмма (ЭЭГ) показывает, что наш мозг генерирует ритмические колебания, называемые "медленные волны." Эти волны важны для того, чтобы мы могли спать, а также для восстановления после целого дня умственной и физической активности. Распространенные гипотезы утверждают, что эти медленные волны производятся в коре головного мозга, верхней части мозга чуть ниже поверхности черепа. Напротив, считалось, что бодрствование возникает из-за активности "центры пробуждения" расположен в нижней части мозга, включая ствол мозга, который непосредственно активирует неокортекс, который является частью мозга млекопитающих, участвующей в функциях мозга более высокого порядка, таких как сенсорное восприятие, познание и генерация моторных команд.
В новом важном исследовании нейробиологи из отдела биомедицинских исследований (DBMR) Бернского университета и отделения неврологии в Инзельшпитале больницы Бернского университета обнаружили, что нейроны в таламусе, центральном узле мозга, контролируют сон как а также бодрствование. Таламус связан почти со всеми другими областями мозга и поддерживает важные функции мозга, включая внимание, сенсорное восприятие, познание и сознание.
Включение и выключение сна
Исследователи во главе с проф. Доктор. Антуан Адамантидис обнаружил, что небольшая популяция этих таламических нейронов имеет двойной контроль над сном и бодрствованием, генерируя медленные волны сна, но также просыпаясь ото сна, в зависимости от их электрической активности. Исследовательская группа использовала метод, называемый оптогенетикой, с помощью которого они использовали световые импульсы для точного контроля активности таламических нейронов мышей. Когда они активировали таламические нейроны с помощью регулярных длительных раздражителей, животные просыпались, но если они активировали их медленно, ритмично, у мышей был более глубокий и более спокойный сон.
Это первый случай, когда определенная область мозга обладает функциями, способствующими сну и бодрствованию. "Интересно, что мы также смогли показать, что подавление таламической нейрональной активности нарушает восстановление после потери сна, предполагая, что эти нейроны необходимы для спокойного сна после длительного периода бодрствования," говорит доктор. Томас Гент, ведущий автор исследования. Это показывает, что таламус играет ключевую роль как во сне, так и во время бодрствования. Исследование опубликовано в журнале Nature Neuroscience.
Прорыв в медицине сна
Результаты этого исследования особенно важны в современном мире, где активное население спит примерно на 20 процентов меньше, чем 50 лет назад, и страдает хроническими нарушениями сна. Люди часто работают ненормированный рабочий день и редко наверстают упущенный сон. Плохой сон все чаще связан с множеством психических заболеваний и ослабляет иммунную систему. "Мы считаем, что раскрытие механизмов управления таламическими нейронами во время сна и бодрствования будет ключом к поиску новых методов лечения сна в обществе, которое все больше лишается сна," говорит проф. Антуан Адамантидис.