وجد العلماء في النوم التبديل في دماغ الفأر

علماء الأحياء بدراسة النوم لأكثر من مائة سنة. مع الوقت بدأت تطفو على السطح تفاصيل مثيرة للاهتمام: الحرمان من النوم ، كما نعلم الآن ، يمكن أن يؤدي إلى الموت. السباتي ضغط الحاجة إلى النوم يزيد من أطول نحن مستيقظا. كما البشر والثدييات الأخرى, النوم مرئيا في القراءات من نشاط الدماغ. تدريجيا يطن على الخط ، EEG يبدأ في شكل سلسلة من فواصل يسمى النوم مغزل ، التي هي مضاءة الزاهية شاشات مختبرات النوم.

ولكن حتى مع كل هذه الملاحظات الدقيقة من الآلات الجزيئية وراء رحيل الليل من الوعي ، تظل من بين أهم أسرار عميقة في البيولوجيا الحديثة. "في الآلية المستوى ونحن لا نعرف ما الذي يجعلنا نريد أن النوم" يقول عميت سيغال, قاعات من جامعة بنسلفانيا ، وإجراء الدراسات النوم على ذباب الفاكهة. علماء الأحياء أجبروا على التحور الآلاف من مختبر الكائنات الحية ، مثل الذباب يبحث عن أولئك الذين لديهم تشوهات في الدوائر النوم درس الجينات. كما درس الناس مع اضطرابات النوم. والفكرة هي أنه إذا كان يمكننا تحديد الجينات التي المكسور هو ما يؤدي الناس أن تغفو على طاولة صنع الذباب نعسان جدا لإنتاج ذرية ، نأتي أقرب إلى فهم السبب في أننا أريد أن أنام و ما هو الحلم على المستوى الجزيئي.

و الآن مجموعة من العلماء من اليابان تكساس, أعلن أول نتائج قوية التجربة التي يأخذ نفس النهج ، ولكن تنطوي على الفئران ، على نطاق غير مسبوق. لعدة سنوات وقد أجرى العلماء الطفرات الجينية ألف الفئران سد لهم في موجة رصد الحبل وشاهدت لهم النوم. في مقال نشر مؤخرا في الطبيعة العلماء كشف اثنين من الجينات التي يمكن أن تشارك في البيولوجية آلة النوم. أول من وجد في الفئران الذي كان النوم أكثر من المعتاد. آخر وجد في الفئران التي تنفق أقل من حلم النوم (مرحلة حركة العين السريعة ، REM). هذه النتائج وضعت الباحثون النوم أهداف جديدة والمساهمة في موجة متزايدة من البحوث في تحديد الأساس الجزيئي النوم.

فكرة هذه التجربة ظهرت في عام 2007 ، يقول ماساشي ياناجيساوا. في ذلك الوقت الأحياء عملت في جنوب غرب المركز الطبي في جامعة تكساس. لقد قام بعمل دراسة النوم في قبل عشر سنوات ، عندما جنبا إلى جنب مع زملائه بدأت مطاردة مثيرة للاهتمام الناقلات العصبية من خلال تحديد البروتين الذي كان مرتبطا مع الخدار. المرضى الذين يعانون من حالة الخدار يمكن أن تذهب فجأة إلى مرحلة حركة العين السريعة (نوم) حتى إذا كنا يضحك أو الجلوس في الدردشة. دراسات بمشاركة القوارض التي تفتقر إلى هذا البروتين ، مستعمرة خدار الكلاب في جامعة ستانفورد ، وكذلك الدراسات الإنسانية سرعان ما كشفت عن دور البروتين. ما يسمى orexin يساعد الناس على البقاء مستيقظا ولكن ليست القصة كلها. وقد اكتشف العلماء أن الخلايا العصبية المسؤولة عن القلق و التخدير. ياناجيساوا هو الحصول على المزيد والمزيد من يريد الكراك الصندوق الأسود من النوم.

منذ وقت ليس ببعيد ، الأحياء بدأ في دراسة الآلاف من الذباب متحولة في البحث عن الجينات من النوم. عن الذباب التي هي في حركة مستمرة عندما يستيقظ العلماء تحديد "النوم" فترات من الخمول. ولكن معيار الذهب لدراسة الإنسان في النوم هو كهربية ، أو EEG, يسمح لك لمراقبة المرحلة من النوم من خلال قياس نشاط الدماغ. سيكون من المثير للاهتمام أن تجرب هذه الطريقة مع الفئران ، ظننت ياناجيساوا. نعم تربية والصيانة سيكون أكثر تكلفة من الذباب ، ولكن يمكن وضع يزرع لرصد EEG. و الفئران تطويريا أقرب إلى البشر. ولذلك فإن العلماء قد انضمت الى القوات مع جوزيف Takanashi من جامعة جنوب متخصص في دراسات عميقة من الفئران.

لقد قررت أنها سوف تكون قادرة على خلق الأسبوعية 30-40 الفئران الطافرة ، مزروع بمراقبة نشاط الدماغ في رؤوسهم ونرى كيف طويلة ينامون و كم من الوقت تقضيه في كل مرحلة النوم. هذه الدراسة ولدت نفس البيانات مثل الدراسات على البشر. الفئران مع تشوهات يمكن تحديدها على أساس نشاط الدماغ ومن ثم التدقيق من خلال الجينوم في البحث عن من هو المسؤول عن انحراف الجينات.

المرحلة التجريبية بدأ مع عدة مئات من الحيوانات. "كل فأر يمكن أن يكون الكنز" يقول ياناجيساوا. "هل كان لديك فقط لمعرفة أي منهم." أنها وجدت الماوس مع اضطرابات النوم. و في عام 2009 ، ياناجيساوا حصلت على منحة كبيرة من حكومة اليابان على دراسة النوم. منحة كبيرة بحيث سمح له بإنشاء مركز في جامعة تسوكوبا في اليابان إلى مواصلة رصد على نطاق واسع. "نحن الآن لا تصل إلى 100 الفئران في الأسبوع" ، ويقول ياناجيساوا.

في عمل الطبيعة يعرض نتائج استطلاع 8000 الفئران. لسنوات عديدة, كما سيغال وغيرها ، سمعوا شيئا جديدا عن التقدم المحرز في هذه المجموعة. ومع ذلك ، الجين أسماء دائما سرية تماما. سيغال وتذكر الاجتماع الذي وهو باحث من مختبر ياناجيساوا podrachivaya طلب الجمهور: "اسأل ما أود أن أعرفه؟". الحشد حلقت في الرد: "ما هي الجينات؟".

"أنا مسرور جدا لرؤية العمل" وهو يضحك, يقول سيجال " ، وأخيرا نجد أنه في الجينات."

أول الجينات التي وصفها فريق من العلماء يخلق بروتين يسمى SIK3. الماوس مع الجين الطافر SIK3 قضاء وقت أقل في حالة اليقظة كل يوم أنها نمت بنسبة 30% أكثر من الفئران الأخرى. SKI3 هو الانزيم الذي يستخدم البطارية الخلوية — جزيئات تخزين الطاقةودعا ATP إلى تنشيط البروتينات الأخرى. عندما قام العلماء بدراسة طبيعة هذه الطفرة ، وجدوا أنها أزالت التبديل SIK3. طفرة SIK3 تخوض في "على"الموقف.

آخر الجينات الموجودة في الفئران التي تنفق وقتا أقل في النوم في مرحلة حركة العين السريعة ، التي تقع بطريق الخطأ و التسرب من هذا الشرط ، والتي عادة ما دام يمكن التنبؤ بها فترة من الزمن. طفرة في NALCN البروتين الذي يعمل بمثابة قناة في جدران الخلايا من الخلايا العصبية. هذا البروتين يسمح أيونات لاختراق لهم. على وجه التحديد, هذا الماوس الطفرة يمكن أن يسبب النشاط العصبي الذي هو أيضا الانسحاب المبكر من الحيوان من مرحلة حركة العين السريعة.

تحديد الجينات المرتبطة النوم ، لن تؤدي إلى إجابات فورية. النوم مهم جدا من أجل البقاء على قيد الحياة أن أسلاف كل النوم المخلوق الذي يعيش اليوم خطر الموت من أجل القيام بذلك يوميا. وهذا يعني أن كل واحد منا في الجسم هناك العديد من الطرق للحث على النوم. ينبغي أن تكون آليات الكثير أن تجعل من الصعب تنتهك عشوائية طفرة جينية أو أي شيء آخر ، إلى استبعاد إمكانية كله حلم. متحولة الطيران التي ولدت مع المرض الحاد من النوم على مدى أجيال لإنتاج المزيد والمزيد من الحاجة إلى النوم ، يقول سيجال. هذا قد يمثل مصدر إزعاج بالنسبة العلماء ، ولكن في نفس الوقت يدل على موثوقية آلية النوم. و معظم الجينات المرتبطة النوم ، التي تم العثور عليها في السنوات العشر الماضية ، كان هناك الكثير من التعيينات. "لا يوجد فصل "الجينات من النوم" يقول ديفيا ، Sitaraman النوم باحث من جامعة سان دييغو. "هناك جينات الوظائف الأساسية ، والتي يمكن أن تؤثر أيضا على النوم."

في العمل الجديد هو مثال عظيم. SIK3 تظهر ليس فقط في الدماغ. لسنوات عديدة, وقد وجد العلماء أنه يستخدم في جميع أنحاء الجسم. أنه يرتبط مع مشاكل التمثيل الغذائي التي يمكن أن تؤدي إلى النعاس من الجسم, كما يقول توم Scammell ، وهو طبيب وباحث من النوم في كلية الطب بجامعة هارفارد. البحوث الطبية الفئران قد تساعد على تحديد ما إذا كان النعاس مع تأثير SKI3 حلم أو ربما مع تلف الكبد أو الكلى.

ومع ذلك ، كما عمل على النماذج الحيوانية لا تزال تكشف أكثر وأكثر المرتبطة النوم الجينات في البشر ، هذه المجموعة يتطلب اتباع نهج أكثر خطورة بكثير. العلماء التقطه الآلاف من الناس اعتمادا على وقت النوم ، دراسة الجينات لتحديد في أي اتصالات والأنماط. ولكن البحث لا يحقق نتائج كبيرة.

في حين أنه كان يكشف الكثير من الجمعيات مع الجينات ، يقول ريك ساكسينا, في علم الوراثة من جامعة هارفارد كلية الطب. ويرجع ذلك على الأرجح ، مع وجود فائض من إنفاذ آليات النوم — غير موجود أو لم يتم العثور على وجه التحديد عن الجينات ، وتأثير والتي يمكنك التعرف على الخلفية.

ومع ذلك ، فمن الطبيعي تماما عن مجال جديد نسبيا من الأبحاث. نعم الأحلام استكشاف لفترة طويلة, ولكن حتى وقت قريب ، وكانت هذه الدراسات الوصفية جدا. الآن هذه الدراسات أكثر الميكانيكية. وفي الوقت نفسه ، ياناجيساوا وزملاؤه مواصلة رصد النوم القوارض. و صدقني انها مثيرة جدا للاهتمام.