Здоровое питание

Как правильно питаться, что бы сохранить здоровье и похудеть, новости о здоровом питании, самые здоровые рецеты

Работающая в новенькой лаборатории в Японии международная команда специалистов пытается понять, что заставляет нас отправляться в мир грез.

28.01.2018 в 03:55

Время чтения: 7 минут.

Почему мы не можем обойтись без сна?

Цукуба, Япония. Воздух за пределами здания международного института интеграционной медицины сна наполнен тягучим сладким ароматом османтуса (лиственный кустарник - прим. Newочём, А между ветвями кустарников плетут свою паутину крупные золотистые пауки. Неподалеку от главного входа двое мужчин в защитных касках негромко переговариваются между собой, параллельно измеряя пространство и нанося клей на серую стену
Работающая в новенькой лаборатории в Японии международная команда специалистов пытается понять, что заставляет нас отправляться в мир грез.. Здание настолько новое, что они до сих пор не успели развесить указатели.
Институту всего пять лет, а зданию - и того меньше, но в учреждении уже трудятся около 120 исследователей из разных областей науки (от пульмонологии до химии) и стран (от Швейцарии до Китая. Оно в часе езды к северу от токио находится. Благодаря выделенному японским правительством гранту и прочим источникам финансирования на базе цукубского университета директор института масаши янагисава создал место для изучения вопросов биологии сна, а не причин и лечения связанных с ним человеческих проблем, как это обычно бывает. Лаборатории набиты аппаратурой, вокруг тихие служебные помещения с погруженными в дрему мышами и множество просторных рабочих кабинетов, соединенных спиральной лестницей. Здесь сосредоточено огромное количество ресурсов, которые должны помочь найти ответ на вопрос - почему же живые существа нуждаются во сне?
Спросите об этом ученых - и вы точно услышите в их голосах смесь восхищения и смущения. В каком-то смысле универсальность сна действительно потрясает воображение: в разгар ожесточенной борьбы за выживание, на протяжении миллиардов лет кровопролития, смерти и ужаса бесчисленное количество живых существ укладывалось на ночь для славного долгого периода забытья. Не особо похоже, чтобы это помогало выжить для еще одного дня борьбы. "Звучит Безумно, но все так и Есть", - говорит Тарья поркка - хайсканен из хельсинского университета, ведущий специалист по биологии сна. Тот факт, что настолько рисковая привычка оказалась до такой степени широко распространенной, позволяет предположить, что процессы, происходящие в нашем организме в этот период, чрезвычайно важны. В чем бы ни заключалась польза сна, он стоит того, чтобы снова и снова рисковать ради него жизнью.


Конкретные преимущества сна по-прежнему остаются загадкой, привлекающей внимание многих биологов. Одним дождливым вечером группа ученых, собравшихся в традиционном японском баре в цукубе, смогла продержаться всего полчаса без разговоров о сне. "Даже Обычным Медузам Приходится Спать Дольше После Того, как их в Научных Целях Лишали сна", - изумляется один из них, ссылаясь на новую статью об эксперименте, в ходе которого крохотных созданий постоянно опрыскивали водой, чтобы не дать им вырубиться. "А исследование голубей - вы работу по голубям читали? Кто-то " - спрашивает из собравшихся. Там что-то необыкновенное творится, соглашаются его коллеги. На столе остывают тарелки с темпурой из морепродуктов во фритюре с овощами, забытые в пылу обсуждения научных загадок.
В частности, потребность восполнять сон, замеченная не только среди медуз и людей, но и у других представителей животного мира - один из основных инструментов, используемых исследователями при изучении более масштабной проблемы сна. Вопрос о том, зачем нам эта необходимость во сне, считается ключом к пониманию его эффектов.
Биологи называют эту потребность "Давлением сна": засидитесь допоздна, и сонливость начнет одолевать вас. Чувствуете себя вялым по вечерам? Разумеется - ваша дневная активность появлению давления сна способствовала. Но, как и в случае с темной материей, это понятие обозначает процесс, природу которого мы так и не научились понимать. Чем больше времени тратится на изучение давления сна, тем больше оно напоминает загадку из произведений Толкиена: что возрастает по мере бодрствования днем и исчезает во время сна ночью? Это какой-то таймер? Молекула, которая накапливается каждый день и должна быть выведена из организма? Метафорическая сумма часов, укрытая в каком-то из отделов нашего мозга в ожидании того, чтобы каждую ночь быть стертой из памяти?
"Что настолько важно, что вы готовы пойти на риск быть съеденным, не есть самому … ради этого? - размышляет янагисава вслух в своем просторном, залитом солнцем офисе в здании института. - что можно назвать физическим эквивалентом состояния сна? Биологические исследования давления сна начали проводиться более столетия назад. В одном из наиболее известных экспериментов французский ученый поддерживал собак в состоянии бодрствования более 10 дней. Затем он откачал жидкость из их мозгов и ввел ее нормальным, выспавшимся собакам, которые, в свою очередь, тут же уснули. В жидкости содержался какой-то компонент, вырабатывавшийся в период депривации сна и заставивший псов из контрольной группы тут же уснуть. В научном сообществе тут же началась гонка за таинственным ингредиентом - маленьким помощником Морфея, активатором сна. Конечно, природа гипнотоксина, как его назвал французский ученый, смогла бы пролить свет на вопрос о том, почему животные тут же испытали сонливость.
В первой половине 20 века другие исследователи начали подсоединять электроды к черепам подопытных в попытке подглядеть, что же творится в их спящем мозге. Используя электроэнцефалограф (ээг), они обнаружили, что мозг не только не пребывает в "Отключке", но, напротив, располагает четким графиком действий на период сна. Когда глаза человека закрыты, а дыхание становится более глубоким, яростные росчерки энцефалографа сменяются на неожиданно длинные, плавные волны ранней стадии сна. Спустя 35-40 минут, когда метаболизм подопытного замедляется, а дыхание становится размеренным, мозг словно переключается на другой режим - волны становятся ниже и чаще: это символизирует начало стадии быстрого сна, или БДГ- фазы ( "Быстрые Движения Глаз" - прим. Newочём) - времени, когда мы видим сны. (Один из исследователей, впервые начавших изучать БДГ, обнаружил, что, наблюдая за движением глаз под веками, он мог предсказать время пробуждения ребенка - хотя он и использовал это знание как забавный фокус на случай вечеринок, чем неизменно восхищал матерей "Подопытных". Спящие люди вновь и вновь проходят через одинаковые стадии цикла, а в конечном счете просыпаются в конце финальной БДГ- фазе - с головой, набитой воспоминаниями о крылатых рыбах и забытых песнях.
Давление сна меняет периодичность и интенсивность мозговых волн. Чем больше подопытный нуждается во сне, тем выше становятся волны во время фазы медленного сна, предшествующей БДГ- стадии. Этот феномен был отмечен у всех живых существ, участвовавших в экспериментах с применением электродов и подвергавшихся депривации сна, включая птиц, морских котиков, кошек, хомяков и дельфинов.
В том случае, если вам нужно доказательство того, что сон - со своей сложной многоэтажной структурой и тенденцией забивать вашу голову всякой бессмыслицей - это не какое-нибудь пассивное состояние "Сохранения Энергии", просто задумайтесь: золотистые хомяки часто просыпаются во время гибернации (зимней спячки) - чтобы вздремнуть. Что бы они ни получали от сна, этот загадочный компонент явно недоступен им в период спячки. Несмотря на то, что почти все процессы в их организме существенно замедлены, в них по-прежнему генерируется давление сна.
"Что я хотел бы узнать, так это почему эта разновидность мозговой активности настолько важна? " - задается вопросом Каспер вогт, исследователь из института в цукубе. Он указывает на монитор своего компьютера, на котором отражаются данные эксперимента по выжиганию нейронов у спящих мышей: "что настолько важно, что вы готовы пойти на риск быть съеденным, отказаться от пищи, размножения … отказаться от всего этого ради сна? Поиски гипнотоксина не были безуспешными. Обнаружился целый ряд веществ, которые демонстрировали очевидную способность вызывать сон, в том числе молекула под названием "Аденозин", которая, похоже, формируется в определенных участках мозга бодрствующих крыс, а затем расходуется во время сна. Аденозин в особенности интересен тем, что кофеин, по-видимому, действует именно на аденозиновые рецепторы. Как только кофеин связывается с ними, аденозину это уже не удается, благодаря чему кофе и обладает бодрящими свойствами. Но изучение гипнотоксинов полностью не объяснило отслеживание организмом давления сна.
Например, если аденозин действует в момент перехода от бодрствования ко сну, то откуда он берется? "Никто не Знает", - отмечает ученый Майкл лазарус, изучающий аденозин. Некоторые считают, что аденозин вырабатывается нейронами, другие же полагают, что за его выработку отвечает иной класс клеток мозга. Единодушия нет. В любом случае, по мнению янагисавы, "Речь не Идет о его Запасании". Другими словами, не похоже, что эти вещества хранят в себе информацию о давлении сна. Они всего лишь являются ответом на него.
Вызывающие сон вещества могут быть результатом процесса образования новых связей между нейронами. Исследователи сна из висконсинского университета кьяра чирелли и Джулио тонони полагают, что формирование таких связей или синапсов - это то, чем занят наш мозг, пока мы бодрствуем. И, возможно, пока мы спим, мозг избавляется от неважных данных, удаляя воспоминания и образы, которые не подходят к остальным или же не нужны для понимания мира. "Сон - это Способ Избавиться от Воспоминаний Полезным для Мозга Образом", - утверждает тонони. Другая группа исследователей обнаружила белок, который, взаимодействуя с редко используемыми синапсами, вызывает их разрушение. И одним из условий этого процесса может быть высокий уровень аденозина. Возможно, такие чистки случаются как раз во время сна.
То, как именно это происходит, все еще вызывает много вопросов. В поисках сути самого сна и существования давления сна исследователи рассматривают проблему с разных сторон. Группа ученых из цукубского института, возглавляемая Ю хаяси, в рамках своих экспериментов вызывает разрушение определенной группы клеток мозга мышей. Эта процедура может иметь поразительный эффект. Лишение мышей непосредственно быстрой фазы сна путем повторного беспокойства их в момент, когда они готовы погрузиться в него (примерно то же, что происходит с родителями плачущих младенцев), вызывает серьезное "Давление Быстрой Фазы сна", которое мышам приходится компенсировать в следующий сон. Но без этого особого набора клеток мыши могут пропустить стадию БДГ без необходимости спать дольше позднее. Отдельный вопрос - как именно это на мыши отражается. Команда ученых изучает влияние БДГ- фазы на показатели жизнедеятельности мышей с помощью когнитивных тестов. Но этот эксперимент основан на предположении о том, что эти клетки или же нейронные сети, частью которых они являются, могут хранить информацию о давлении сна, когда речь идет о сновидениях.
Самому янагисаве всегда нравились грандиозные программы: например, исследование тысяч белков и клеточных рецепторов с целью выяснить, за что они отвечают. На самом деле один из таких проектов и привел его в науку о сне около 20 лет назад. После открытия нейромедиатора орексина янагисава и его коллеги поняли, что отсутствие этого вещества приводит к тому, что мыши постоянно отключаются, потому что засыпают. Оказалось, что орексин отсутствует у людей, страдающих нарколепсией, поскольку их организм не способен синтезировать его. Это открытие толчком к бурному развитию исследований предпосылок болезни послужило. Надо сказать, что группа химиков цукубского института сотрудничает с фармацевтической компанией в рамках исследования, которое должно определить потенциал использования синтетического орексина в медицине.
В настоящее время янагисава и его коллеги работают над большим проектом, цель которого - определить гены, отвечающие за сон. К каждой мыши, получившей вещество, вызывающее мутацию, прикрепляют датчики ээг, и пока та видит сны, свернувшись в гнезде из деревянной стружки, машины записывают мозговые волны. На сегодняшний день более 8 000 мышей успели поспать под наблюдением.
Лишь в том случае, если мышь спит странно (часто просыпается или спит слишком долго), исследователи начинают подробно исследовать ее геном. Только в том случае, если обнаруживается мутация, которая может быть причиной нарушений, ученые с помощью генной инженерии создают мышь с такой мутацией и затем изучают, почему у неё нарушается сон. Многие выдающиеся исследователи проводили эксперименты с плодовыми мушками и добились впечатляющего прогресса. По сравнению с мушками мышей гораздо дороже содержать, но к ним можно прицепить датчики ээг, прямо как к человеку.
Несколько лет назад исследователи обнаружили мышь, которая, казалось, постоянно находилось под давлением сна. Данные электроэнцефалограммы показывали, что она пребывает в состоянии сонного истощения. Созданные с аналогичной мутацией мыши демонстрировали те же симптомы. "У мутанта во время сна было больше высокоамплитудных мозговых волн, чем нормальных. Мышь была лишена сна все время", - рассказывает янагисава. Мутация была в гене, названном Sik3. Чем дольше мутировавшая мышь бодрствует, тем больше химических тегов накапливает белок Sik3. Ученые опубликовали свое исследование о мутациях гена Sik3, а также другой мутации "Сонного" гена в Nature в 2016 году.
Хотя не до конца ясна связь гена Sik3 с сонливостью, тот факт, что теги накапливаются на ферменте, как песчинки, высыпающиеся на дно песочных часов, приводит исследователей в восторг. "Сами мы Убеждены, что ген Sik3 Играет Одну из Ключевых Ролей", - говорит янагисава.
По мере того, как ученые погружаются в загадочную темноту природы сна, эти открытия, подобно лучам фонаря, освещают им путь. Как они связаны и каким образом могут соединиться в единую картину, пока не понятно.
Исследователи удерживаются за надежду, что ясность наступит, может быть, не через год и не через два, но однажды, и быстрее, чем вы можете себе представить. А на верхнем этаже международного института интеграционной медицины сна мыши занимаются своими делами, просыпаются и спят в выстроенных ряд за рядом пластиковых коробках. В их мозге, как и в нашем, спрятана тайна. Оригинал: The Atlantic. Автор: вероник гринвуд. Переводили: Влада Ольшанская, Мария Фомина. Редактировала: Анастасия Железнякова.