Odpowiednio długi i dobrej jakości sen jest niezbędny dla zachowania zdrowia. Gdy jest go zbyt mało, dochodzi m.in. do zaburzeń funkcji poznawczych, upośledzenia działania układu odpornościowego czy do opóźnienia gojenia się ran. Do tej pory nie wiadomo jednak, co sprawia, że sen jest tak bardzo potrzebny człowiekowi i innym zwierzętom. Istnieje wiele hipotez na ten temat. Jedna z nich głosi, że to podczas snu mózg oczyszczany jest ze szkodliwych produktów przemiany materii. Jest to możliwe dzięki zmianom w szybkości przepływu płynu mózgowo-rdzeniowego, zwłaszcza tym występującym podczas snu wolnofalowego (SWS, ang. slow-wave sleep).

Budowa mózgu ssaków wydaje się sprzyjać oczyszczaniu tego narządu ze szkodliwych produktów przemiany materii podczas snu. Do tej pory nie zbadano jednak, czy taką samą rolę sen spełnia u innych zwierząt, na przykład u bezkręgowców. Ich układ nerwowy jest zbudowany zupełnie inaczej, lecz naukowcy na podstawie pewnych kryteriów określili, że sen może występować także u nich. U muszki owocowej (Drosophila melanogaster) wyodrębniono nawet jedną z faz snu, podczas której występują wielokrotne ruchy rozciągania i kurczenia trąbki, służącej do pobierania pokarmu (PES, ang. probiosics extension sleep). Naukowcy z Northwestern University oraz z The University of Queensland postanowili sprawdzić, jakie dokładnie zmiany towarzyszą fazie snu PES u muszki owocowej i czy spełnia ona podobną funkcję, jak SWS u ssaków.

W pierwszym etapie badania naukowcy oceniali częstotliwość ruchów trąbki. Na tej podstawie określali, kiedy owady wchodzą w PES i czy tej fazie towarzyszą inne zmiany. Sprawdzali na przykład, jak muszki reagują na bodźce mechaniczne, jak aktywne są ich mózgi podczas tej fazy oraz czy podanie substancji wywołującej sen głęboki u człowieka (gaboksadolu) spełni takie samo zadanie u Drosophila. W następnym etapie owadom podawano specjalny barwnik i sprawdzano, czy podczas PES jego usuwanie z organizmu zostanie przyspieszone oraz czy deprywacja PES spowolni ten proces. Sprawdzano również, czy pozbawienie muszek tej fazy snu wpływa na ich śmiertelność po urazach całego ciała.

Obserwując zachowania muszek owocowych naukowcy potwierdzili, że wielokrotne ruchy rozciągania i kurczenia trąbki są wyznacznikiem odrębnej fazy snu, która może być odpowiednikiem snu wolnofalowego, występującego u ssaków. Świadczyć może o tym fakt, że podczas PES muszki dużo słabiej reagowały na bodźce mechaniczne, a aktywność ich mózgu spadała. Dodatkowo podanie gaboksadolu spowodowało, że wchodziły one w tę fazę snu. Gdy badacze pozbawiali muszek PES, z ciała owadów dużo wolniej usuwany był wstrzykiwany barwnik, a więc proces oczyszczania ośrodkowego układu nerwowego był upośledzony. Prawdopodobnie to właśnie ruch trąbki podczas PES napędza ruch hemolimfy i ułatwia oczyszczanie mózgu tych owadów. Po pozbawieniu ich PES badacze obserwowali także większą śmiertelność wskutek uszkodzenia ciała.

Naukowcy z Australii i USA udowodnili, że już u muszki owocowej jedna z faz snu, będąca odpowiednikiem snu wolnofalowego, spełnia podobną funkcję do tej pełnionej u ssaków – pozwala na oczyszczenie mózgu z toksyn. Oznacza to, że ta funkcja snu mogła rozwinąć się u ich wspólnego przodka. U muszki cechą, która pozwala na oczyszczanie mózgu podczas snu są wielokrotne ruchy ich trąbki. U kręgowców prawdopodobnie pozwala na to wyspecjalizowana neuroanatomia, a funkcja oczyszczania mózgu spełniana jest u obu tych grup zwierząt. To zagadnienie wymaga jednak dalszych badań.

Bibliografia:
van Alphen B. et al. A deep sleep stage in Drosophila with a functional role in waste clearance. Science Advances, 2020

Dodaj komentarz