Что происходит в мозге при недостатке сна?

Иногда мы вынуждены проводить без сна сутки, а то и дольше: у кого квартальный отчёт, у кого маленький ребёнок, а кто и вовсе заядлая «сова», упустившая тот момент, когда нужно было ложиться, и теперь вяло плетущаяся на работу. Но как на наш мозг влияют исключительно длинные периоды бодрствования? В своём исследовании учёные из города Юлих (Германия) совместно с партнерами немецкого аэрокосмического центра (DLR) исследовали молекулярные изменения, которые происходят в мозге в ответ на долгие периоды без сна. Результаты опубликованы в PNAS.

242

Процедура ЭЭГ. Источник: Forschungszentrum Jülich / Ralf-Uwe Limbach

 

Недостаток сна серьёзно влияет на нашу работоспособность и здоровье. Кроме того, как теперь выяснилось, он даже вызывает изменения в мозге, которые исследователям удалось обнаружить в эксперименте.

«Наши исследования показали, что лишение сна приводит к увеличению количества доступных А1-аденозиновых рецепторов. Однако, после нормального сна их число нормализуется и возвращается обратно к исходному уровню», — сообщает доктор Дэвид Эльменхорст (David Elmenhorst) из Института неврологии и медицины.

Дело в рецепторах

А1 аденозиновые рецепторы встроены в мембрану клеток. Их функция заключается в том, чтобы направить сигнал от аденозина, химического передатчика, вовнутрь клетки, где он снизит её активность. Считается, что не только сам аденозин, но и А1-рецепторы «работают» во имя сна, усиливая сонливость и чувство усталости по мере бодрствования мозга.

Аденозин – это  элементарный продукт клеточного энергетического обмена. Его концентрация изменяется практически каждую секунду. Количество свободных рецепторов, напротив, меняется гораздо медленнее, и поэтому, вполне возможно, лучше подходит для своего рода «памяти о сне».

С этим же типом рецепторов связан и эффект кофеина. Стимулятор накапливается в них и блокирует белковые молекулы. Поэтому в этой серии экспериментов испытуемым пришлось обойтись как без кофе, так и без других бодрящих веществ. А не ложились спать они 52 часа, за время которых несколько раз тестировали их когнитивные характеристики: скорость нажатия кнопки для того, чтобы измерить время реакции, а также запоминание слов, чтобы определить эффективность памяти.

Отличительной чертой эксперимента стали индивидуальные различия в производительности: некоторые из лишённых сна участников проявляли крайнюю степень усталости и невозможности сконцентрироваться, тогда как другие держались довольно стойко. Такая предрасположенность может стать полезной для тех, кто регулярно должен работать в местах с необходимостью повышенного внимания и контроля за ситуацией, даже несмотря на отсутствие сна.

324

Средняя плотность аденозиновых рецепторов после 52-часовой фазы бодрствования (сверху) и после 14 часов сна (внизу). Источник: Forschungszentrum Jülich / Ralf-Uwe Limbach

По словам Эльменхорста, учёные не измеряли постоянное значение плотности рецептора A1 в, казалось бы, устойчивых группах испытуемых, но тем не менее обнаружили их большой рост. Конечно, максимальные значения не соответствуют концентрации рецепторных молекул, но поскольку проводилась позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), то была возможность зафиксировать только чистые значения. Молекулы-трейсеры по кровеносным сосудам доставлялись до исследуемых областей мозга, связывались с рецепторами и вовремя своего распада как раз обнаруживались при помощи ПЭТ. Таким образом, фиксировались лишь те белки, которые не были заблокированы на момент измерения.

Чем меньше аденозина, тем лучше

«Наша теория заключается в том, что у испытуемых с высокой плотностью рецепторов А1 производится сравнительно мало аденозина, и, тем самым, в меньшей степени подавляется клеточная активность», — говорит Эльменхорст.

Эти выводы имеют важное значение для клинической медицины: лишение сна может стать наиболее «быстрым» средством против депрессии, но эффективным оно будет лишь короткое время.

«Есть множество вариантов для того, чтобы увеличить продолжительность терапевтического эффекта лишения сна при лечении депрессии. Но пока проблема в том, что когда люди снова засыпают, то после сна снова оказываются в подавленном состоянии», — напоминает Эльменхорст.

Таким образом, лучшему пониманию взаимосвязи между настроением и аденозином поспособствует оптимизация утренней терапии.

Текст: Анна Хоружая

pnas

Recovery sleep after extended wakefulness restores elevated A1 adenosine receptor availability in the human brain by David Elmenhorst, Eva-Maria Elmenhorst, Eva Hennecke, Tina Kroll, Andreas Matusch, Daniel Aeschbach, and Andreas Bauer PNAS. Published online April 2017

doi:10.1073/pnas.1614677114

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *