Rola serotoniny w procesie snu

Rola serotoniny w procesie snu

Serotonina to wieloczynnikowa cząsteczka występująca w całym mózgu, odgrywająca rolę w pamięci, poznaniu i uczuciach szczęścia i innych emocji. W szczególności badacze od dawna debatują nad rolą serotoniny we śnie: czy serotonina promuje sen, czy też jego przeciwieństwo?

Obecnie naukowcy z Caltech odkryli, że serotonina jest niezbędna do snu u modeli danio pręgowanego i myszy.

Artykuł opisujący badania pojawia się 24 czerwca w czasopiśmie Neuron. Praca jest współpracą między laboratoriami Caltech Davida Probera, profesora biologii i stowarzyszonym członkiem wydziału Instytutu Neurobiologii Tianqiao i Chrissy Chen w Caltech; oraz Viviana Gradinaru (BS ’05), profesor neurologii i inżynierii biologicznej, badacz Instytutu Badań Medycznych Dziedzictwa i dyrektor Centrum Nauki Molekularnej i Komórkowej Instytutu Chen.

Poprzednie badania serotoniny i snu przyniosły sprzeczne wyniki. Niektóre badania wykazały, że serotonina promuje sen, ale inne prace wykazały, że neurony wytwarzające serotoninę były najbardziej aktywne i uwalniały substancję chemiczną podczas czuwania.

Aby rozstrzygnąć tę debatę, zespół Caltech skupił się na regionie zwanym raphe nuclei, który ma główną populację mózgu neuronów wytwarzających serotoninę (lub serotonergicznych). Raphe to ewolucyjnie pradawne struktury znajdujące się w pniu mózgu wielu organizmów, od ryb po ludzi, i są odpowiedzialne zarówno za wytwarzanie, jak i wysyłanie serotoniny do innych regionów mózgu.

Prowadzone przez starszego stypendystę Grigoriosa Oikonomou z laboratorium w Prober rozpoczęto badania nad danio pręgowanym, małymi przezroczystymi rybami, które są szeroko stosowane jako model do badania snu. Podobnie jak ludzie, larwy danio pręgowanego są dobowe, co oznacza, że ​​ich sen występuje głównie w nocy.

Po pierwsze, naukowcy genetycznie zmutowali danio pręgowanego, aby ich raphe nie produkował serotoniny. Te zmutowane ryby, jak odkrył zespół, spały o połowę mniej niż normalne ryby. W innym eksperymencie naukowcy całkowicie usunęli raphe, a te ryby również spały znacznie mniej niż zwykle.

Sugeruje to, że serotonina wytwarzana przez raphe jest niezbędna, aby ryby mogły normalnie spać

mówi Oikonomou.

W trzecim zestawie eksperymentów danio pręgowane zostały zmodyfikowane genetycznie, tak aby ich ruch mógł być aktywowany światłem. Świecące światło na te ryby uśpiło je, sugerując, że aktywacja raphe wywołuje sen. Efekt ten wymaga serotoniny, ponieważ aktywacja raphe u ryb, które nie syntetyzują serotoniny, nie miała wpływu na sen.

Zespół z laboratorium Prober współpracował następnie z naukowcami z laboratorium Gradinaru, aby kontynuować badania serotoninowe na myszach. Zespół, prowadzony przez Michaela Altermatta, badał neurony serotonergiczne w rzepie myszy i potwierdził, że rzeczywiście są one w większości aktywne, podczas gdy zwierzęta są przytomne i mniej aktywne podczas snu, zgodnie z wcześniejszymi badaniami.

REKLAMA

Jak zrobiło to laboratorium Probera u danio pręgowanego, zespół laboratorium Gradinaru genetycznie usunął serotonergiczne neurony w rzucie myszy i stwierdził, że myszy spały mniej niż zwykle. Stymulowanie tych neuronów światłem również uśpiło myszy, ale tylko wtedy, gdy światło było podawane w częstotliwościach zgodnych z naturalnie występującym wzorcem aktywności tych neuronów podczas czuwania.

Jest tu oczywisty paradoks: stymulowanie neuronów powoduje uśpienie zwierząt, a jednak neurony są normalnie aktywne w ciągu dnia

mówi Altermatt.

Dwa mózgi danio pręgowanego, obok siebie, z cząsteczkami serotoniny pokazanymi na czerwono. Mózg po prawej stronie pochodzi od ryby, która nie może syntetyzować serotoniny w jej jądrach, co prowadzi do mniejszej neurochemii w całym mózgu. To zwierzę spało o połowę mniej niż normalny danio pręgowany (mózg po lewej).

Oikonomou wyjaśnia:

Istnieją dwa główne czynniki kontrolujące sen. Jednym z nich jest zegar okołodobowy – kiedy jest światło w ciągu dnia, ciało jest przytomne, a kiedy robi się ciemno, ciało wie, że może spać. Drugi czynnik nazywany jest homeostatycznym ciśnieniem snu. Kiedy budzisz się rano, właśnie odpocząłeś, więc jesteś energiczny. W miarę upływu dnia stajesz się zmęczony i śpiący, więc pojawia się presja na spanie. Jeśli nie śpisz tej nocy, ciśnienie snu jest jeszcze wyższe, a następnego dnia jesteś jeszcze bardziej zmęczony, nawet jeśli na zewnątrz jest światło, a twój zegar okołodobowy nakazuje, abyś nie spał.

Teoria mówi, że aby spać, trzeba mieć wysokie ciśnienie snu, a zegar dobowy musi być dostosowany do pory dnia – nocy dla takich dobowych stworzeń jak my i dla zwierząt nocnych.

Naukowcy teoretyzują, że odpalanie neuronów w raphe i ich uwalnianie serotoniny jest sposobem na zwiększenie ciśnienia przez mózg. Rzeczywiście, odkryli, że danio pręgowany pozbawiony serotoniny, jak również myszy z ablacją raphe wykazują obniżone ciśnienie snu.

Podczas gdy badania były prowadzone na modelach zwierzęcych, region raphe i jego produkcja serotoniny są podobne w ludzkich mózgach. Badania mogą przyczynić się do wyjaśnienia niektórych skutków ubocznych związanych ze snem powszechnych leków przeciwdepresyjnych, które zwiększają poziom serotoniny w mózgu.

link do badania: https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(19)30491-X

Poznaj autora / nootraveller

Natura eksperymentatora. Poszukiwacz nowości. Fan niesztampowości.

Zostaw komentarz

Twój email nie zostanie upubliczniony.

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>