В новом исследовании, опубликованном в журнале Neuron, ученые из Китайской академии наук (Chinese Academy of Sciences) пришли к выводу, что период сна с быстрым движением глаз (REM) вызывает короткие, но периодические пробуждения.
Новизна исследования
Авторы нового исследования считают, что REM помогает животным подготовиться к борьбе или бегству против потенциальных атак хищников. Однако до сих пор экспериментальных подтверждений этой гипотезы не было.
Материалы и методы исследования
В эксперименте животные спали в герметичной камере и подвергались воздействию запаха триметилтиазолина (ТМТ), что указывало на присутствие хищника. ТМТ вызывает быстрое пробуждение во время быстрого сна, но не во время сна без быстрых движений глаз. Это говорит о том, что быстрый сон обладает особыми свойствами, которые позволяют просыпаться в ответ на агрессивные стимулы.
Поскольку быстрый сон обычно характеризуется более высоким порогом возбуждения, чем период сна с небыстрым движением глаз (NREM), исследовательская группа стремилась раскрыть нейронные механизмы, лежащие в основе этой специфической для быстрого сна функции. Ученые изучили медиальное субталамическое ядро (mSTN), область мозга, которая содержит высокую плотность нейронов кортикотропин-рилизинг-гормона (CRH).
REM-сон позволяет просыпаться в ответ на агрессивные стимулы
Объединив запись нейронной активности in vivo и специфические манипуляции с типом клеток, ученые обнаружили, что нейроны mSTN-CRH вызывают пониженный порог возбуждения во время быстрого сна для обнаружения угроз со стороны хищника, а также усиливают защитные реакции после пробуждения.
Результаты также показывают, что продолжительное воздействие угрозы вызывает значительное увеличение общего времени быстрого сна, но более короткую продолжительность отдельных эпизодов быстрого сна и фрагментацию архитектуры сна. Нейроны mSTN-CRH необходимы для этой адаптации быстрого сна к хроническому воздействию угрозы.
Практическая значимость работы
Это пример того, как эволюция приводит к двум различным, но связанным функциям одного и того же набора нейронов, а не к двум совершенно отдельным нейронным сетям. В клинических исследованиях наблюдалось одновременное увеличение фазы быстрого сна и расстройств настроения, связанных со стрессом. Результаты исследования предлагают потенциальное эволюционное объяснение этого явления и разъясняют лежащий в его основе нейробиологический механизм.
Авторы другого исследования утверждают, что качественный сон поможет улучшить эффективность обучения.
