Зачем нам спать? Израильские ученые разгадывают тайну

Мы все спим. От медуз до летающих белок, в том числе и люди, потребность в сне есть почти у всех. Но биологическая причина, по которой бессонница в конечном итоге приводит к смерти, всегда была загадкой.

Недавно, Бар-Иланский Университет опубликовал в журнале Nature Communications революционную теорию: когда мы спим, наши нервные клетки делают перерыв от их обычной функций, освобождая свои ресурсы, чтобы уменьшить повреждение ДНК, которое было накоплено во время бодрствования.

Визуализация динамики хромосом (зеленый) в одиночном нейроне (красный, пунктирный квадрат) в живой рыбке Зебрафы David Zada / Lior. Appelbaum@biu.ac.il

Сон не имеет эволюционного смысла в том смысле, что это безумно уязвимое время для дремлющего. Вы, скорее всего, будете съедены хищником, прежде чем проснетесь. Так зачем нам нужно было развиваться так, чтобы нуждаться в сне?

Хорошо известно, что потеря сна влияет на работу мозга, такую как память и обучение, и эта проблема влияет как на фруктовых мушек так и людей. Это доказывает, что сон биохимически необходим, и потеря сна создаёт постепенный коллапс систем мозга.

Одновременная визуализация динамики хромосом (красный) и активности нейронов (зеленый) у живых зебрафий.

Проф. Лиор Аппельбаум Bar-Ilan University’s Mina и Эверард Гудман факультет наук о жизни и Gonda (Goldschmied) мультидисциплинарный Центр исследований мозга — считает, что он и его коллеги обнаружили биологическую причину.

Основываясь на наблюдении одиночных нейронов в живых прозрачных рыбках во время сна и бодрствования, они пришли к выводу, что если организм не спит, его нервные клетки не «отключаются» и не могут эффективно выполнять обслуживание ДНК.

Накопление поврежденных ДНК может объяснить, как нарушение сна влияет на работу мозга, в том числе старение и различные нарушения мозга.

👉 Связанная статья: О книге «Энциклопедия Амосова. Алгоритм здоровья»

Сон и одиночная клетка

Рыбы, о которых идет речь, были полосатыми пресноводными зебрафами, которые изначально родом из Гималаев и, будучи соответственно выносливыми, стали популярным аквариумным питомцем и предметом исследования.

К счастью для исследователей мозга, когда зебрафы молоды, они прозрачны. Даже их черепа прозрачны, что делает их идеальными для исследований того, что происходит в их маленьком мозге. Важно отметить, что, как и люди, зебрафы спят ночью.

Все наши клетки имеют ДНК, за исключением эритроцитов у людей и некоторых других животных. С момента появления каждой клетки, ее ДНК начинает страдать от повреждения. Множество вещей могут повредить ДНК, такие как окислители , солнечные ванны (в случае клеток кожи) и даже сама нейронная активность.

Но повреждения, теоретически, могут быть устранены с помощью ДНК-ремонтных ферментов.

С помощью трехмерной фотосъемки исследователи обнаружили, что когда рыба бодрствует, движение хромосом в ядрах клеток уменьшается, а повреждение ДНК накапливается. Если бодрствование сохранится, этот урон может достигнуть небезопасных уровней.

Одновременная визуализация хромосомной динамики (красной) и нейрональной активности (зеленой) у живых зебрафий. Дэвид Зада / Lior. Appelbaum@biu.ac.il

После длительного отказа от сна, нейронные клетки могут умереть. Но во время сна хромосомное движение происходит быстрее. Это быстрое движение выражается в эффективном обслуживании ядра.

Другими словами, сон нормализует уровни повреждения ДНК в каждом отдельном нейроне, говорят исследователи.

Поддержание ДНК недостаточно эффективно, когда организм бодрствуют. Организму требуется автономный период сна для восстановления.

«Это как выбоины на дороге», — говорит Аппельбаум. «Дороги накапливают износ, особенно в дневные часы пик, и наиболее удобно и эффективно, исправить их в ночное время, когда трафик минимальный.»

Сокращенный перевод статьи.

Ещё одно интересное исследование сна.

Интересно, что недавно мне попалось дополняющая теория на TED, думаю, вам будем интересно её посмотреть тоже. Там рассказывается об удивительной системе уборки мозга во время сна.

-----------

Если у вас есть что добавить, обязательно пишите в комментариях. Помогите своими советами другим читалям!

И ставьте лайк 👍, если информация была полезна. Репост, тоже приветствуется!