Podwzgórze to część mózgu, która kontroluje wiele istotnych dla życia funkcji organizmu, takich jak termoregulacja, gospodarka hormonalna, a nawet emocje. Już sto lat temu odkryto, iż uszkodzenia w jego przedniej części mogą prowadzić do bezsenności. Naukowcy z ośrodków badawczych w Stanach Zjednoczonych zidentyfikowali neurony, które bezpośrednio odpowiadają za zapadanie w sen, stanowiąc swoisty “wyłącznik mózgu”.
Zespół skupił się przede wszystkim na grupie komórek nerwowych nazywanych wentrolateralnym jądrem przedwzrokowym (VLPO, ang. ventrolateral preoptic nucleus) lub brzuszno-bocznym polem przedwzrokowym. Większość tych neuronów zawiera neuroprzekaźniki hamujące GABA i galaninę, o których wiadomo, iż promują fazę snu NREM, zwaną też snem głębokim. Wyniki wcześniejszych badań przeprowadzonych na modelu zwierzęcym wykazały, że zmiany w tym regionie zmniejszają sen nawet o 40-50%. U ludzi natomiast jego dysfunkcje prowadzą do fragmentacji snu i znacznego pogorszenia jego jakości.
Również w tym badaniu wykorzystano model zwierzęcy. Za pomocą narzędzi chemicznych i optycznych (wiązka laserowa) poddano stymulacji obszar VLPO u myszy. W obu przypadkach zwierzęta zachowywały się tak, jakby w zupełnie naturalny sposób zrobiły się śpiące. Zmniejszały aktywność lokomotoryczną, układały się w gnieździe w pozycji do snu i zasypiały. Pobudzenie tych neuronów wiązało się także z obniżeniem się temperatury ciała zwierząt, co podkreśla powiązanie hipotermii z fazą snu NREM.
“Nasza publikacja zawiera pierwsze dowody tego, co dzieje się, gdy aktywowane zostaną neurony VLPO” – mówi dr Clifford B. Saper, współautor badania. – “Te wyniki potwierdzają naszą obserwację, że komórki VLPO są niezbędne do normalnego snu.”
Obserwacje te różnią się jednak od wyników otrzymanych wcześniej przez inny zespół badawczy, który udowodnił, iż stymulacja tego samego obszaru mózgu przynosi wręcz przeciwny efekt – powoduje przebudzenie. Jednakże dokładna analiza wykorzystanych w obu eksperymentach metod przyniosła rozwiązanie tego pozornego konfliktu. Różnica w otrzymanych rezultatach wynikała z częstotliwości, z jaką stymulowane były neurony. We wcześniejszym badaniu kształtowała się ona na poziomie 10 Hz, podczas gdy w obecnym nie przekraczała ona 4 Hz.
“Odkryliśmy, że gdy komórki VLPO są stymulowane od 1 do 4 razy na sekundę, aktywują się za każdym razem, co powoduje sen. Ale jeśli pobudza się je szybciej, przestają się aktywować i ostatecznie nie pobudzają się w ogóle” – wyjaśnia dr Saper.
Zaobserwowano także, iż przy ciągłej aktywacji neuronów VLPO temperatura ciała myszy obniżyła się nawet o 5-6 stopni Celsjusza. Naukowcy przypuszczają, że reakcja ta może być powiązana ze zmianami zachodzącymi w ciałach zwierząt podczas hibernacji. Wiadomo także, iż podwyższenie temperatury sprzyja aktywacji neuronów VLPO.
“Pomyśleliśmy, że to dlatego ludzie muszą otulać się ciepłym kocem, aby zasnąć” – mówi dr Saper.
Dalsze badania amerykańskiego zespołu skupiać się będą na uściśleniu roli neuronów VLPO w cyklu snu i czuwania oraz w hibernacji zwierząt zapadających w sen zimowy. Otrzymane przez naukowców wyniki mogą okazać się istotne także w kontekście terapii bezsenności. Jest to szczególnie ważne dla osób starszych, u których wraz z wiekiem dochodzi do zmniejszania liczebności tych komórek nerwowych, co wiąże się z brakiem odpowiedniego czasu trwania snu i znacznym obniżeniem jego jakości. Być może dokładniejsze zgłębienie tematu funkcjonowania VLPO pomoże opracować nowe, skuteczne terapie bezsenności.
