Любой, кто провел ночь напролет, знает, что на следующий день придется заплатить цену: проблемы с концентрацией внимания, нечеткая память и другие когнитивные нарушения. Для учащихся эти нарушения могут просто привести к плохой оценке. Но для профессионалов в отраслях с высоким риском, требующих многочасовой концентрации, например, в медицине неотложной помощи или в авиации, недосыпание может иметь последствия для жизни и смерти.
Исследовательская группа во главе с Тедом Абелем, профессором биологии Школы искусств и наук Пенсильвании и директором междисциплинарной программы Университета по биологическим основам поведения, теперь нашла часть мозга и нейрохимическую основу для лишение сна влияет на память. В частности, команда стремилась лучше понять роль нуклеозид-аденозина в гиппокампе, части мозга, связанной с функцией памяти.
«В течение долгого времени исследователи знали, что лишение сна приводит к увеличению уровня аденозина в головном мозге, и имеет этот эффект от плодовых мушек к мышам и людям», Авель говорит. Накапливаются доказательства того, что этот аденозин действительно является источником ряда дефицитов и последствий недосыпания, включая потерю памяти и дефицит внимания. Одна вещь, которая подчеркивает это свидетельство, заключается в том, что кофеин блокирует эффекты аденозина, поэтому мы иногда называем это экспериментом Starbucks.????
Исследование Абеля включало в себя два параллельных эксперимента на мышах, лишенных сна, которые были разработаны, чтобы по-разному проверить участие аденозина в ухудшении памяти.
Один эксперимент был проведен с генно-инженерными мышами. У этих мышей отсутствовал ген, участвующий в производстве глиотрансмиттеров, химических сигналов, исходящих от глии, клеток мозга, которые поддерживают функцию нейронов. Без этих глиотрансмиттеров сконструированные мыши не смогли бы производить аденозин, который, по мнению исследователей, может вызывать когнитивные эффекты, связанные с лишением сна.
В другом эксперименте использовался фармакологический подход. Исследователи вживили насос в мозг мышей, который не был генетически модифицирован; помпа доставила лекарство, которое заблокировало определенный аденозиновый рецептор в гиппокампе. Если бы рецептор действительно участвовал в нарушении памяти, лишенные сна мыши вели бы себя так, как если бы в их мозгу не было дополнительного аденозина.
Чтобы увидеть, проявляют ли эти мыши эффект недосыпания, исследователи использовали тест на распознавание объектов. В первый день мышей помещали в ящик с двумя предметами и позволяли исследовать их во время видеосъемки. Той ночью исследователи разбудили некоторых мышей на полпути к их обычному 12-часовому режиму сна. На второй день мышей поместили обратно в ящик, куда был перемещен один из двух объектов, и записали на видео, как они реагируют на изменение.
• Мыши обычно исследуют этот перемещаемый объект больше, чем другие объекты, но с недосыпанием они этого не делают, Авель говорит.
Обе группы обработанных мышей исследовали перемещаемый объект, как если бы они выспались полной ночью. «Эти мыши не понимают, что они недосыпают», Авель говорит.
Абель и его коллеги также исследовали гиппокампы мышей, используя электрический ток для измерения их синаптической пластичности или того, насколько сильными и устойчивыми были их формирующие память синапсы. Фармакологически и генетически защищенные мыши показали большую синаптическую пластичность после недосыпания, чем группа, не получавшая лечения.
Знание о том, что прерывание пути на обоих концах приводит к появлению мышей, у которых нет нарушений памяти, является важным шагом вперед в понимании того, как управлять этими нарушениями у людей.
«Чтобы иметь возможность обратить вспять определенный аспект недосыпания, такой как его влияние на хранение памяти, мы действительно хотим понять молекулярные пути и цели,» Авель говорит.
Такое лечение было бы особенно заманчивым, учитывая, насколько чувствителен мозг к последствиям недосыпания.
«Наши эксперименты по лишению сна эквивалентны потере половины ночного сна за одну ночь», Авель говорит. Большинство из нас могут подумать, что это довольно незначительно, но это показывает, насколько критична потребность во сне для таких вещей, как познание.??