Наслаждаться сновидениями? Два ключевых гена могут быть благодарны. Новое исследование на мышах показало, что эти «гены сновидений» необходимы для той фазы сна, которая дает людям странные представления о прохождении школьных тестов по математике обнаженными, потерей зубов и парением в воздухе.
Без генов, называемых Chrm 1 и Chrm 3, у млекопитающих не было бы сна с быстрым движением глаз (REM), во время которого мозг так же активен, как и во время бодрствования, но тело парализовано. По словам исследователей, это открытие важно, потому что плохой сон и психические расстройства связаны между собой. Таким образом, понимание базового контроля сна в мозге может улучшить фармацевтические методы лечения как проблем со сном, так и психиатрии, говорит руководитель исследования Хироки Уэда из Riken, японского исследовательского института.
«Здоровый сон важен для качества человеческой жизни, в то время как некоторые нарушения сна могут привести к различным неблагоприятным последствиям», - сказал Уэда в интервью Live Science по электронной почте. Но «молекулярный механизм в значительной степени еще предстоит выяснить, препятствуя разработке методов лечения заболеваний, связанных со сном».
Странный цикл
В данную ночь люди совершают циклический переход в не-REM и REM-сон, которые определяются различными паттернами мозговой активности. Никто не знает точную причину этих различных фаз сна, но проблемы с быстрым сном были связаны с деменцией, болезнью Паркинсона и другими неврологическими расстройствами. И плохой сон в целом связан с повышенным риском самоубийства.
Вот почему Уэда и его коллеги заинтересованы в понимании основ работы сна. Ученые уже обнаружили, что переход от не-быстрого сна к быстрому сну вовлекает нейротрансмиттер, названный ацетилхолином. Но в головном мозге существует 16 типов клеточных рецепторов, с которыми может связываться ацетилхолин, и было далеко не ясно, какие из них необходимы для быстрого сна и которые являются избыточными.
Чтобы выяснить это, исследователи использовали технологию CRISPR для уничтожения генов этих ацетилхолиновых рецепторов, одного за другим, у мышей. CRISPR использует генетическую последовательность, чтобы направить фермент к желаемому участку ДНК, где фермент затем обрезает последовательность, предотвращая экспрессию этого гена.
Потеряли сон
Исследование сразу показало, что одно семейство рецепторов ацетилхолина, никотинового типа, не имело ничего общего со сном. Мыши, лишенные этих рецепторов, спали более или менее как мыши, которые их имели.
Другое семейство, мускариновые рецепторы ацетилхолина, оказалось гораздо интереснее. В частности, потеря двух рецепторов, называемых Chrm1 и Chrm3, укорачивает сон почти на 3 часа в день. Потеря любого из этих двух рецепторов, в частности, приводила к снижению и фрагментации быстрого REM-сна, а также уменьшению количества не-REM-сна И мыши без рецепторов вообще не испытывали быстрого сна вообще.
Как ни странно, эти REM-свободные мыши выжили без этого мечтательного состояния сна, несмотря на гипотезы о том, что REM-сон необходим для выживания. Уэда сказал, что это интересный путь для дальнейших исследований, но это может быть непреднамеренным побочным эффектом работы с лабораторными животными в искусственной среде.
«Мыши-мутанты могут выживать в лабораторных условиях с большим количеством пищи и без нее», - сказал Уэда в интервью Live Science. «В дикой среде эти гены были бы важны для выживания организмов».
Понимание конкретных рецепторов, которые контролируют сон, может дать информацию о новых методах лечения психических расстройств, таких как депрессия и посттравматическое стрессовое расстройство, которое часто сопровождается яркими ночными кошмарами, сказал Уэда. Исследователи обнаружили тонкие различия в том, как работают Chrm1 и Chrm 3, добавил он, поэтому команда заинтересована в том, чтобы поближе взглянуть на то, что происходит при срабатывании этих рецепторов. И поскольку исследования проводились на мышах, требуется больше работы, чтобы изучить, как эти гены работают у людей.
«Это исследование может помочь молекулярно определить REM-сон и выявить физиологические роли REM-сна в его тесно связанных высших когнитивных функциях, таких как обучение и память», - сказал Уэда.
