Sen pojawił się na wczesnym etapie ewolucji zwierząt i pełni podobną funkcję u wielu gatunków. Zarówno jego długość, jak i jakość jest ważna dla zachowania zdrowia. Jakość snu określana jest m.in. na podstawie częstotliwości i ilości wybudzeń w ciągu nocy. Podczas snu głębokiego zachodzi wiele procesów naprawczych w organizmie i to właśnie wtedy mózg musi być jak najmniej wrażliwy na bodźce zewnętrzne, które mogłyby doprowadzić do wybudzenia. Jak dotąd nie ustalono mechanizmu, poprzez który mózg “odłącza” się od środowiska po zapadnięciu w sen.
Na jakość snu wpływ mają czynniki genetyczne, ale również czynniki zewnętrzne, takie jak sposób odżywiania. Większość badań przeprowadzonych do tej pory miała na celu odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób niedostateczna ilość pokarmu wpływa na sen. Nie ustalono jednak, jak składniki zawarte w normalnej diecie zmieniają wrażliwość mózgu na bodźce, które mogłyby spowodować wybudzenie. Tym tematem postanowili zająć się naukowcy z Harvard Medical School.
Pierwszą część swojego badania przeprowadzili na muszkach owocowych. Zastosowali system wytwarzający wibracje o różnej częstotliwości, które miały doprowadzić do wybudzenia zwierząt. Na podstawie skłonności do wybudzeń badacze przydzielili muszki owocowe do dwóch grup. Następnie ocenili ich genotyp, aby wyłonić geny związane z podatnością na zakłócenia snu lub ze zmniejszoną wrażliwością na bodźce zewnętrzne. W kolejnym etapie postanowili sprawdzić, jak określone składniki pożywienia wpływają na jakość snu i jaki mechanizm molekularny zaangażowany jest w efekt wywierany na sen przez pokarm. W tym celu zwiększali ilość białek, węglowodanów bądź tłuszczów w diecie owadów. Aby potwierdzić, że składniki zawarte w pożywieniu mogą regulować głębokość snu także u ssaków, część eksperymentów badacze przeprowadzili na myszach.
Badanie genotypu muszek owocowych wyłoniło geny zaangażowane w szlak sygnałowy, poprzez który informacja na temat spożytego pokarmu przekazywana jest do mózgu i pomaga chronić mózg przed wybudzeniem. Spożycie pokarmu bogatego w białko aktywowało komórki wydzielnicze w przewodzie pokarmowym muszek owocowych do produkcji CCHa1. Sygnał przekazywany przez tę cząsteczkę docierał do komórek dopaminergicznych mózgu. Aktywność tych neuronów moduluje odpowiedź na wibracje. Wyższe stężenie białka w przewodzie pokarmowym prowadziło do zwiększonego uwalniania CCHa1, a to z kolei do mniejszej ilości wybudzeń w odpowiedzi na silne wibracje. Usunięcie wspomnianej cząsteczki z jelit wywołało przeciwny efekt – muszki wybudzały się nawet podczas stosowania wibracji o niskiej częstotliwości. Naukowcy udowodnili, że także myszy są mniej wrażliwe na wibracje podczas snu, gdy spożywają pokarm bogaty w białko. Szlak sygnałowy, w który zaangażowana jest cząsteczka CCHa1, uczestniczy wyłącznie w regulacji odpowiedzi na wibracje, ponieważ nie był on aktywowany przez inne bodźce czuciowe, w tym przypadku przez zwiększoną temperaturę.
“Wyniki innych badań wykazały, że głodne zwierzęta śpią krócej i dzięki temu mają więcej czasu na poszukiwanie pożywienia. Natomiast kiedy są najedzone, śpią dłużej. Wyniki naszych eksperymentów wykazały dodatkowo, że gdy są najedzone, zwłaszcza pokarmem bogatym w białko, ich sen jest głębszy i mniej wrażliwy na zakłócenia. To doprowadziło nas do wniosku, że w sytuacji, gdy zwierzę nie musi starać się o pożywienie, może pozwolić sobie na głęboki sen”- pisze jedna z autorek pracy.
Wyniki opisywanego badania sugerują także, że wybory żywieniowe wpływają na jakość snu. Autorzy pracy planują w przyszłości odpowiedzieć na pytanie, jak dietą można poprawić jakość snu u ludzi.
