Почему мы спим: новое исследование изменяет представление о сне

Ученые выдвигали разные теории, почему нужен механизм сна. Одна идея объясняет потребность сна в накопленном химическом веществе в мозге под названием аденозин, тогда как другая указывает на потребность мозга строить синаптические связи. Теперь новое исследование, опубликованное в журнале Nature, предлагает другое объяснение. Сон может быть напрямую связан с балансом электронов в митохондриях, являющихся "энергетическими станциями" клеток. Если это правда, сон, возможно, изначально возник как способ восстановления митохондрий, а его другие преимущества развились позже.

Ученые объяснили, почему существует сон. Фото из открытых источников

Митохондрии вырабатывают энергию, расщепляя молекулы пищи. В этом процессе часть электронов может "утекать" и взаимодействовать с кислородом, образуя токсичные соединения. Если они накапливаются, происходит повреждение митохондрий и клеток в целом. Исследователи обнаружили, что этот процесс в нейронах, ответственных за регуляцию сна, может запускать ощущение усталости. По сути мозг "выключает" себя, чтобы избежать критического повреждения, заставляя организм заснуть и восстановиться.

Чтобы проверить гипотезу, учёные работали с плодовыми мушками. Они генетически модифицировали определенные нейроны так, чтобы те светились и лишили насекомых сна, удерживая их на подвижной платформе. Результаты показали, что после длительного бодрствования митохондрии нейронов были повреждены, но восстанавливались после сна. В последующих экспериментах исследователи искусственно изменяли баланс электронов в митохондриях, в том числе используя светочувствительные белки. Оказалось, что дисбаланс электронов напрямую провоцирует сонливость.

Хотя эксперименты проводились на мушках, авторы убеждены, что механизм может быть универсальным. Ведь сон характерен для большинства живых организмов, а принцип работы митохондрий общий для всех видов. Невролог из Королевского колледжа Лондона Ивана Розенцвейг назвала результаты "значительным концептуальным смещением". По ее словам, теперь у ученых есть веские доказательства, что повреждение митохондрий не только сопровождает, но и может вызвать сонливость.

Один из авторов исследования профессор Геро Мизенбек из Оксфордского университета выразил надежду на то, что эти результаты помогут лучше понять природу усталости и разработать новые методы лечения нарушений сна. Это открытие также объясняет, почему люди с митохондриальными заболеваниями часто испытывают хроническую усталость. По его словам, знание о том, что сон может быть реакцией мозга на повреждение митохондрий, открывает путь к поиску терапии для людей с хронической усталостью, бессонницей и другими состояниями, где отдых не приносит восстановления.

Ранее портал "Комментарии" сообщал, что ученые назвали основные факторы, влияющие на сон человека.

Также "Комментарии" писали, сколько нужно спать и когда ложиться, чтобы всегда быть в форме.