Нейробиологи выяснили, что плодовые мушки запрограммированы на сон в середине дня

В самые жаркие летние дни человек может задремать в середине дня. В некоторых частях мира культурной нормой является планировать «сиесту» и закрывать свои дела в самые теплые часы дня. Как выяснилось, за этим может стоять не только культура, но и биология.

Температура влияет на поведение человека, от приема пищи и уровня активности до циклов сна и бодрствования. Возможно, летом нам труднее заснуть, а холодным утром мы медленнее встаем с постели. Но связь между сенсорными нейронами и нейронами, контролирующими этот цикл, не до конца понятна.

Нейробиологи из Северо-Западного университета нашли некоторые подсказки о том, что происходит. В новом исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, ученые обнаружили, что плодовые мушки запрограммированы на сон в середине дня. В продолжение своей работы, в которой был обнаружен термометр мозга, работающий только в холодную погоду, новая работа рассматривает аналогичный «термометр» для высоких температур.

«Изменения температуры оказывают сильное влияние на поведение как людей, так и животных и дают животным сигнал о том, что пора адаптироваться к смене сезонов. — рассказывает Марко Галлио, доцент нейробиологии в Колледже искусств и наук Вайнберга. — Влияние температуры на сон может быть довольно сильным, и некоторые животные предпочитают спать в течение всего сезона — вспомните медведя, впадающего в спячку — но конкретные схемы мозга, которые опосредуют взаимодействие между температурой и центрами сна, остаются в значительной степени неизученными».

Галлио подчеркнул, что плодовые мушки являются особенно хорошей моделью для изучения таких важных вопросов, как «почему мы спим?» и «как сон влияет на мозг?», потому что они не пытаются нарушить инстинкт, как это делают люди, например, когда работают всю ночь. Они также позволяют исследователям изучать влияние внешних факторов, таких как свет и температура, на клеточные пути.

В статье впервые были обнаружены рецепторы «абсолютного тепла» в голове мухи, которые реагируют на температуру выше 77 градусов по Фаренгейту, любимую температуру мухи.

Как выяснилось, обычная лабораторная плодовая мушка (дрозофила) колонизировала почти всю планету, установив тесные отношения с человеком. Неудивительно, что ее любимая температура также совпадает с температурой многих людей.

Как и ожидали ученые, основываясь на результатах своей предыдущей работы о низкой температуре, они обнаружили, что нейроны мозга, получающие информацию о тепле, являются частью более широкой системы, регулирующей сон. Когда горячий контур, идущий параллельно холодному, активен, клетки-мишени, способствующие полуденному сну, остаются включенными дольше. Это приводит к увеличению полуденного сна, который удерживает мух от самой жаркой части дня.

Исследование стало возможным благодаря 10-летней инициативе, в рамках которой была создана первая полная карта нейронных связей у животного (мухи), называемая коннектомом. С помощью коннектома исследователи получили доступ к компьютерной системе, которая подсказала им все возможные связи мозга для каждой из ~100 000 клеток мозга мухи. Однако даже с этой чрезвычайно подробной дорожной картой исследователям все еще необходимо выяснить, как информация в мозге попадает из точки А в точку Б. Эта статья помогает заполнить этот пробел.

По словам Галлио, различные закономерности для высоких и низких температур имеют смысл, потому что «горячие и холодные температуры могут оказывать совершенно разное влияние на физиологию и поведение». Это разделение может также отражать эволюционные процессы, основанные на циклах тепла и холода на Земле. Например, возможность того, что центры мозга, отвечающие за сон, могут быть непосредственно направлены на людей с определенной сенсорной схемой, теперь открыта для изучения на основе этой работы.

Далее команда Галлио надеется выяснить общие мишени холодных и горячих схем, чтобы понять, как каждая из них может влиять на сон.

«Мы определили один нейрон, который может быть местом интеграции эффектов высоких и низких температур на сон и активность у дрозофилы. Это могло бы стать началом интересных последующих исследований». — отмечают ученые.

Галлио добавил, что команда заинтересована в изучении долгосрочного влияния температуры на поведение и физиологию, чтобы понять последствия глобального потепления и увидеть, насколько виды приспособлены к изменениям.

«Люди могут предпочесть дневной сон в жаркий день, и в некоторых частях мира это является культурной нормой, но что вы выбираете и что в вас запрограммировано. Конечно, у мух это не является культурной нормой, поэтому на самом деле может существовать очень сильный биологический механизм, который упускается из виду у людей». — пояснил нейробиолог.

Эксклюзивный перевод*

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

PLOS ONE: кратковременное воздержание от алкоголя негативно влияет на кишечник

1 175 Группа американских исследователей из Национального института здоровья США выяснила, как краткосрочное воздержание от алкоголя …