Зачем животным и человеку нужен сон?
Москва, 17:40, 04 Апр 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Хотя сон требует около трети суток для многих форм жизни, мы очень мало знаем о том, почему он необходим. Потребность во сне остается одной из великих загадок биологии.
Ведущая теория гласит, что сон может обеспечить мозг возможностью «сбалансировать» себя. В этой модели переживания бодрствования связаны с мощными процессами обучения и развития, которые со временем приводят к пресыщению способности нашего мозга укреплять связи. Это не только способствует прекращению дальнейшего обучения, но это безграничное увеличение связности может дестабилизировать мозг, что приведет к перевозбуждению нейронных сетей. Ведущая теория предполагает, что основной функцией сна является «нейрональный гомеостаз», процесс, в котором нейроны самостоятельно настраивают свои возбудимости для восстановления сбалансированной активности в цепях мозга.
Абсолютно новые исследования, проведенные нейробиологом Джиной Турриджиано, предполагают, что эта теория не соответствует действительности. Эксперименты показали, что при подавлении активности нейронов у крыс, гомеостатические перебалансировки не происходят во время сна. Вместо этого, они происходят исключительно, когда животные проснулись и активны.
Данное исследование ставит столько же вопросов, сколько дает ответов. Например, почему гомеостаз затормаживается во время сна? Турриджиано говорит о том, что гомеостатической пластичности может мешать зависимый от сна процесс, укрепляющий память. Использование поведенческих состояний, таких, как сон и бодрствование для временного отделения различных формы пластичности, может облегчить понимание этой проблемы.
Это новейшая разработка попыталась изучить нейрональный гомеостаз в условиях свободно ведущих себя крыс (большинство исследований в прошлом опиралась на клеточные культуры или животных под наркозом). В этой работе, крыс с окклюзией (зрение одним глазом) наблюдали девять дней, в течение периодов сна и бодрствования. Электроды, вставленные в зрительную кору мозга животных, фиксировали запуск множества отдельных нейронов. Эти нейроны затем наблюдались девять дней, производя в общей сложности шесть терабайт данных, впоследствии обработанных с помощью специальных алгоритмов.
Некоторые из ключевых вопросов, вытекающих из исследования, включают:
Почему сон препятствует гомеостазу?
Как можно мозгу быстро переместиться в и из периодов гомеостаза в зависимости от состояния сна?
В чем суть бодрствования, которое побуждает и требует активации гомеостатической регуляции?
