В изучении процессов сна и бодрствования помогли дрозофилы

Изучениями процесса сна ученые занимаются сравнительно давно и пытаются найти механизмы, которые отвечают за введение мозга в состояние сна, а также выход из него и переход в бодрствование. В Северо-западном университете США проводилось изучение биологических часов у плодовых мушек дрозофил, которое помогло установить механизмы, отвечающие за процессы перехода ко сну и пробуждение.

Что касается изучения данных переходов биологических часов к различным состояниям, то это исследование можно назвать первым. Раньше ученые выдвигали предположение, что технология оптогенетики могла бы позволить управлять процессами бодрствования и сна. Также считалось, что это можно осуществлять с помощью специального фермента СК1epsilon.

В ходе нынешнего исследования учеными было обнаружено, что пробуждение мушек сопровождалось усилением активности натриевых каналов, расположенных в нейронах головного мозга. А процесс перехода ко сну отмечался повышением активности калиевых каналов.

После изучения процессов бодрствования и сна на дрозофилах ученые повторили эксперимент на мышах. При этом они пришли к выводу, что в основе процессов перехода в состояние сна и пробуждение у грызунов лежат те же механизмы. В частности, наибольшее внимание исследователями уделялось супрахиазматическому ядру — отдельному участку головного мозга, который включает в себя около 20 тысяч нейронов.

Подтверждение этого факта очень важно, так как работа биологических часов у человека и грызунов во многом сходна (за исключением того, что грызуны относятся к ночным животным). Поэтому данные проведенного исследования помогут лучше понять циркадные ритма человека.

Что касается выводов, то ученые сходятся в том, что процессы, осуществляющие контроль над биологическими часами, являются очень древними. Они сохранялись на протяжении миллионов лет и заключались лишь в изменении активности калиевых и натриевых каналов нейронов головного мозга. При этом ученые изменение такой активности сравнивают с педалями велосипеда, когда при вращении постоянно то одна, то другая находится наверху. Также происходит и взаимодействие активности каналов — с определенной периодичностью отмечается усиление активности то натриевых, то калиевых каналов.

Работа в этом направлении учеными будет продолжена с целью разработки наиболее эффективного лекарственного препарата, помогающего справиться с бессонницей.