Сон - время генеральной уборки

Если вам приходилось не спать сутки, а то и более, вам наверняка знакомо чувство, как будто ваш мозг полон шерсти. Ученым удалось распознать молекулярную и структурную природу этого ощущения.

Все дело, как выяснилось, в белках, количество которых растет у жертв бессонницы и, наоборот, снижается у тех, кто хорошо отдыхает. Белки эти располагаются в синапсах — специальных частях нейронов, которые позволяют клеткам мозга общаться друг с другом.

Исследователи сна из школы медицины и здравоохранения Висконсинского университета в Мэдисоне считают, что теория «синаптического гомеостаза» имеет все более прав на жизнь. Согласно ей, синапсы становятся более сильными, когда мы бодрствуем, а значит изучаем и приспосабливаемся под окружающую среду, а сон освежает мозг, возвращая синапсам начальный уровень жизнеспособности. Это действительно важно, так как сильные синапсы расходуют больше энергии, занимают больше места и требуют большей поддержки, включая указанные белки.

Сон, во время которого происходит синаптическая перезагрузка, позволяет сохранить энергию, сэкономить место и белки, а также устраняет „шумы“ предыдущего дня. Утром обновленный мозг готов учиться дальше.

Ученые Джорджио Гилестро, Джулио Тонони и Чиара Цирелли из Центра сна и сознания выяснили, что уровень белков, с которыми синапсы передают сигналы между нейронами, падает на 30-40% во время сна.

В журнале Science были опубликованы трехмерные фотографии, сделанные с помощью конфокального микроскопа, на которых видно, как мозг лишенных сна мух заполнен синаптическим белком Bruchpilot (BRP), который определяет уровень коммуникации между нейронами. У хорошо отдохнувших мух уровень BRP и четырех других синаптических белков значительно ниже, что доказывает гипотезу, согласно которой во время сна мозг проходит перезагрузку, чтобы на следующий день вновь расти и учиться.

Мы знаем, что сон необходим для мозга, чтобы тот функционировал должным образом, мог изучать новые вещи и соединять отрезки памяти, накапливая ее“, говорит профессор психиатрии Цирелли. „Во время сна синапсы значительно теряют в размерах: самые большие сокращаются, а самые маленькие могут и вовсе исчезнуть“.

Изображения, полученные с помощью конфокального микроскопа, показывают именно такую картину во всех трех главных областях мозга плодовой мушки.

В работе, опубликованной в прошлом году, Тонони, Цирелли и их коллеги обнаружили подобные химические изменения в синапсах мозга крыс. Также выяснилось, что мозг крысы обнаруживает более сильную реакцию на электростимуляцию во время продолжительного бодрствования, и более слабую после сна. Тогда результаты исследования были достигнуты с помощью электрофизиологических, а не молекулярных методов. И они также были совместимы с идеей, что синапсы становятся более сильными во время активности мозга и слабеют во время сна.

Поскольку сон выполняет схожую функцию во время сна у крыс и плодовых мушек, Цирелли полагает, что подобные изменения продиктованы самой жизнью и сформированы в течение эволюции, так как действительно важны для здоровья и выживания животного.

Впервые исследования сна у различных видов, включая крыс и плодовых мушек, были произведены именно в лаборатории Висконсина.

Чтобы не позволить мухам уснуть, их помещали в устройство, в котором содержались 10 пластин, на каждой из которых были 32 мушки. Случайным образом пластины перемещались, что не позволяло мухам уснуть.

Насекомым не давали спать целые сутки. Тогда ученые проанализировали состояние мозга мух и измерили уровень четырех просинаптических белков и одного постсинаптического. Во время бодрствования уровни повышались, а во время сна падали. Другие эксперименты подтвердили, что изменения в уровнях белка не зависели от света, темноты или непосредственного возбуждения. Зависимость прослеживалась только от сна или пробуждения. В ходе экспериментов использовалась конфокальная микроскопия и антитела, которые распознают уровень BRP в областях мозга.

Высокий уровень белка во время бодрствования говорит о том, что мозг заполняют впечатления и воспоминания текущего дня. Чтобы освободить место для новых данных, уровень белка необходимо снизить.

Большая часть того, что мы запоминаем за день, нам не нужна“, говорит Цирелли. „Если мозг переполнен, мы не можем снова учиться, прежде чем не выкинем из него скопившийся мусор“.

06.04.2009


Подписаться в Telegram



Общество

К 215-летию Дарвина ученые опубликовали онлайн полный каталог его работ
К 215-летию Дарвина ученые опубликовали онлайн полный каталог его работ

Чарльз Дарвин, возможно, самый влиятельный уче...

Physical Review Research: Физики нашли  неопределенность в реальных экспериментах
Physical Review Research: Физики нашли неопределенность в реальных экспериментах

Уравнения, описывающие физические системы, час...

Health & Place: Пожилым людям полезно для здоровья жить на лоне природы
Health & Place: Пожилым людям полезно для здоровья жить на лоне природы

Даже небольшие различия в наличии городск...

Frontiers in Psychology: Чукча не читатель? В наших силах это изменить
Frontiers in Psychology: Чукча не читатель? В наших силах это изменить

Наши навыки чтения и понимание текста зав

Частичная ассимиляция улучшает отношения в парах мигрантов
Частичная ассимиляция улучшает отношения в парах мигрантов

Согласно результатам недавно опубликованного и...

PSPB: Думаете, питомцы приносят счастье в дом? Подумайте еще раз
PSPB: Думаете, питомцы приносят счастье в дом? Подумайте еще раз

Люди верят, что домашние животные оказыва...

Plos One: Цифровой детокс может оказаться абсолютно бесполезным занятием
Plos One: Цифровой детокс может оказаться абсолютно бесполезным занятием

Недавние исследования аддиктивного потенциала ...

Journal of Poetry Therapy: Поэзия спасает наши души
Journal of Poetry Therapy: Поэзия спасает наши души

Чтение, написание и совместное использова...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса