Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 148: рыбий быстрый сон

20 июля 2019

Исследователи выяснили, что фазы сна, похожие на те, которые есть у млекопитающих, наблюдаются и у рыб. Эта находка говорит о том, что механизмы «сонной» регуляции появились более 450 миллионов лет назад и оказались гораздо древнее, чем считалось ранее. Открытию посвящена статья японских и американских исследователей, опубликованная на прошлой неделе в журнале Nature.

Данио рерио

Наш сон нейрофизиологически состоит из двух фаз – медленного сна и так называемого сна с быстрым движением глаз (БДГ-сон) или быстрого сна. Называют эти состояния мозговой активности так потому, что медленноволновая фаза характеризуется высокоамплитудными и низкочастотными синхронизированными волнами (до 2 Гц), тогда как БДГ-сон по своему паттерну (рисунку) больше похож на бодрствование – волны острые, низкие, несинхронизированные и повторяются с большой частотой. Тонус мышц при этом минимален, и можно заметить, как под закрытыми веками быстро двигаются из стороны в сторону глаза.

Быстрый сон удалось зарегистрировать у млекопитающих, птиц и пресмыкающихся, а вот у рыб его не находили еще ни разу. Тем более неожиданными стали результаты международной научной группы, зарегистрировавших похожие на быстрый сон паттерны у рыбок данио-рерио – широко используемых в нейробиологии модельных животных. Для эксперимента авторы создали флуоресцентную полисомнографическую методику, объединив флуоресцентный микроскоп с полномерной записью мозговой активности рыбок в режиме реального времени (с высоким разрешением в одну клетку). Кроме того, оценивались мышечный тонус, движения глаз и частота сердечных сокращений.

Спящих рыбок фиксировали в агаре и наблюдали их во время сна со всех сторон – как активность мозга, так и физиологические показатели. Выяснилось, что при детальном изучении и сопоставлении данных наблюдений быстрый сон оказался очень похож на фазу сна у рыб, которую назвали «фазой распространяющихся волн». Медленный же сон по аналогии наименовали «медленным разрывным сном».

Интересно, что даже механизмы запуска сна в мозге оказались похожими. У млекопитающих циклом сна-бодрствования управляет механизм, запускающийся с помощью меланин-концентрирующего гормона. И если устроить «нокаут» его гену (отключить воспроизводство молекулы), то быстрый сон нарушался так же, как он нарушается в подобных ситуациях у более высокоорганизованных существ.

Таким образом, исследователи делают вывод, что регуляция механизмов сна-бодрствования эволюционно произошла гораздо раньше, и это сулит пересмотр некоторых физиологических догм.

Текст: Анна Хоружая

Neural signatures of sleep in zebrafish by Louis C. Leung, Gordon X. Wang, Romain Madelaine, Gemini Skariah, Koichi Kawakami, Karl Deisseroth, Alexander E. Urban & Philippe Mourrain in Nature, volume 571, pages 198–204. Published July 2019.

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1336-7

Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте, Яндекс-Дзен, Одноклассниках и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.