Os cientistas descobriram que os interruptores de sono no cérebro de um rato

Os Biólogos estudaram o sonho de mais de cem anos. Com o passar do tempo em cima começaram a surgir detalhes interessantes: a privação de sono, como sabemos agora, pode ser fatal. A sonolência e a pressão — necessidade de sono aumenta, quanto mais tempo estamos acordados. Como em seres humanos e outros mamíferos, o sono é visível no depoimento a atividade do cérebro. Gradualmente, a жужжащей linha de EEG começa a se formar uma série de изломов, os chamados carotídea eixos, os quais brilhante brilham monitores de laboratórios de sono.

Mas com todos esses rigorosa vigilância moleculares de máquinas para a nossa vida вылетами da consciência, permanecem entre os mais profundos mistérios da moderna biologia. "Na механистическом o nível que nós não sabemos o que nos faz querer dormir", diz Amit Segal, хронобиолог da Universidade estadual da Pensilvânia, dedicada à pesquisa do sono em frutíferas мушках. Os biólogos forçados a se transformar milhares de laboratório de organismos como moscas, escolhendo entre eles os que têm desvios em esquemas de sono, e estudaram os genes. Também estudaram a pessoas com transtornos do sono. A idéia é que, se podemos determinar quais genes violados — o que leva as pessoas a dormir sobre a mesa ou faz moscas muito sonolento, para dar descendência, — vamos aproximar a compreensão de por que nós geralmente queremos dormir e que consiste em um sonho no nível molecular.

E eis que um grupo de cientistas do Japão e do Texas, publicou os primeiros resultados de um poderoso experiência que apresenta o mesmo tipo de abordagem, mas com a participação de ratos, em um inédito de escala. Em poucos anos, os cientistas fizeram uma mutação de genes de milhares de ratos, montaria-los aos padrões de onda monitores do cérebro e observar o seu sono. Em um recente artigo na Nature, os cientistas descobriram dois genes, que podem participar na máquina biológica do sono. O primeiro foi encontrado em ratos, que precisava de mais sono do que o normal. Outro encontrou nos ratos, que passam a menos de sono com sonhos (na fase de movimento rápido dos olhos, REM). Estes resultados colocaram antes de pesquisadores do sono novas metas e contribuem para a crescente onda de estudos sobre a identificação da base molecular do sono.

A Idéia de realizar esse tipo de experimento surgiu em 2007, disse Masashi Янагисава. Na época, o biólogo trabalhou no centro médico do Sudoeste da universidade do Texas. Ele iniciou uma pesquisa de sono por dez anos antes, quando, juntamente com seus colegas desatou a caça interessantes neurotransmissores, identificando a proteína, que foi associado com нарколепсией. Os doentes нарколепсией podem de repente entra em uma fase de movimento rápido dos olhos (adormecer), mesmo se agora rindo ou sentados conversando. A pesquisa, com a participação de roedores, que não tinha essa proteína, e a colônia de нарколептических de cães na universidade de Stanford, bem como a pesquisa em seres humanos, logo, apontam para o papel da proteína. O chamado орексин ajuda as pessoas a vigiar — mas isso não é toda a história. Os cientistas descobriram e os neurônios, responsáveis por um estado de ansiedade e sedação. Янагисаве era tudo mais interessante e tudo mais, queria quebrar a caixa preta do sono.

Não há muito tempo os biólogos começaram a estudar milhares de moscas mutantes, em busca de genes de sono. Para moscas, que estão em constante movimento, quando acordados, os cientistas definem o "sonho" como períodos de inatividade. Mas o padrão-ouro para o estudo humano do sono é eletroencefalografia, ou EEG, que permite acompanhar o estágio do sono, que mede a atividade cerebral. Seria interessante tentar este método com ratos, pensei Янагисава. Sim, a sua reprodução e o conteúdo seria mais caro que o moscas, mas lhes seria possível colocar implantes para a observação de EEG. E o rato evolutivamente mais próximos aos seres humanos. Então o cientista uniu forças com Joseph Таканаши do Sudoeste da universidade, especialista em profundas pesquisas de ratos.

Eles decidiram que vão semanalmente criar 30-40 morcegos mutantes, implantar monitores de atividade cerebral-lhes na cabeça e observar quanto tempo eles dormem e quanto tempo passam um tempo em cada fase do sono. Este estudo генерировало as mesmas informações, como e estudos em seres humanos. Ratos com deficiência, foi possível identificar, com base a atividade do cérebro e, em seguida, peneirar genomas em busca de responsáveis por desvios de genes.

Piloto de fase começou com várias centenas de animais. "Cada rato podia ser um tesouro", diz Янагисава. "Só precisava descobrir qual é". Eles logo descobriram o mouse com distúrbios do sono. E em 2009 Янагисава recebeu uma enorme bolsa do governo do Japão para o estudo do sono. Grant foi tão grande, que lhe permitiu criar um centro da Universidade de Tsukuba, no Japão, para continuar o monitoramento em grande escala. "Agora nós estamos fazendo até 100 ratos em uma semana", diz Янагисава.

No trabalho na Nature apresenta os resultados de um estudo de 8.000 ratos. Ao longo dos anos, como Segal e outros pesquisadores, eles ouviram algo novo sobre o progresso deste grupo. No entanto, os nomes de genes sempre mantidos em sigilo. Segal lembra de uma reunião em que um pesquisador de laboratório Янагисава поддразнивающе perguntou ao público: "Pergunte sobre o que gostariam de aprender?". A multidão gritou em resposta: "Nomeie genes!".

"Então, eu estava muito feliz de ver o trabalho", com o riso, diz Segal, "e, finalmente, descobrir o que eram os genes".

O Primeiro gene, que descreveu a equipe de cientistas, gera uma proteína chamada SIK3. Mouse com мутантным genoma SIK3 passam menos tempo em modo de vigília — o diariamente, eles dormiam em 30% a mais do que os outros ratos. SKI3 é uma enzima que utiliza baterias de celulares — molécula de armazenamento de energiasob o nome de ATP para a ativação de outras proteínas. Quando os cientistas examinaram a natureza da mutação, eles descobriram que ela retirou o interruptor SIK3. A mutação é quebrar SIK3 no modo "on".

Outro gene encontrou o rato, que gastava menos tempo normal em uma fase de sono do movimento rápido dos olhos, acidentalmente, cair e выпадая deste estado, que, normalmente, durou durante previsível período de tempo. A mutação neste caso, foi na proteína NALCN, que atua como um canal de paredes celulares de neurônios. Esta proteína permite que íons de batalhar por eles. Especificamente, este mouse mutação poderia chamar atividade neural, que muito cedo apresentava um animal de estimação em fase de movimento rápido dos olhos.

A Identificação de genes relacionados com o sono, não levará à imediata de suas respostas. O sono é tão importante para a sobrevivência, que os ancestrais de cada suspensão de um ser que vive hoje, arriscou a morte, para fazê-lo diariamente. Isso significa que cada um de nós no corpo existem várias maneiras de induzir o sono. Mecanismos devem ser muitos, para que sejam difíceis de quebrar acidental de uma mutação de um gene ou outro, para excluir a possibilidade do sono completo. Мутантная mosca, que nasce com uma grave patologia do sono, com o passar de gerações vai produzir cada vez maior e uma maior necessidade de sono, diz Segal. Isso pode ser um inconveniente para os cientistas, mas, ao mesmo tempo diz sobre a confiabilidade do sono como de um mecanismo. E a maioria dos genes relacionados com o sono, que encontraram nos últimos dez anos, tivemos muitos compromissos. "Não existe um "gene do sono", diz Дивья Ситараман, pesquisador do sono da Universidade de San Diego. "Existem genes com funções básicas, que também afetam o sono".

O novo trabalho é um grande exemplo. SIK3, como se viu, é mostrado não somente no cérebro. Durante muitos anos, os cientistas descobriram que ele é usado em todo o corpo. Ele está associado com метаболическими problemas, que podem causar sonolência corpo, diz Que Скаммелл, médico e pesquisador do sono na universidade de medicina de Harvard. A investigação médica de ratos pode ajudar a identificar esteja esta sonolência com efeito SKI3 no sono ou, por exemplo, com danos no fígado ou nos rins.

No entanto, à medida que o trabalho sobre modelos animais continua a identificar os mais relacionados com o sono dos genes, as pessoas têm esse jogo exige muito mais uma abordagem séria. Os cientistas estão classificados milhares de pessoas, dependendo do tempo de seu sono, estudam os genes para identificar entre eles qualquer comunicação e padrões. Mas a pesquisa não trazem bons resultados.

Até que o que foi revelado não é muito associações com os genes, diz Rick Santos, geneticista de Harvard escola de medicina. Isto é devido, provavelmente, com excesso de mecanismos de coerção para a cama — não existe ou não se encontrar especificamente expressas pelos genes, o efeito de que é possível identificar o contexto geral.

No Entanto, é absolutamente normal para um campo relativamente novo de investigação. Sim, os sonhos exploram há muito tempo, mas até recentemente, estes estudos usava muito descritivo. Agora, esses estudos mais механистичны. Entretanto Янагисава e seus colegas continuam a observar dormindo roedores. E, acredite, isso é muito interessante.