Теперь же новейшие технологии изучения мозга позволили нейрофизиологам дать ответы на оба этих вопроса — они обнаружили структуры мозга, отвечающие за (быстрый) БДГ-сон и продемонстрировали, что эта фаза сна помогает регулировать физиологию другой фазы — так называемого не-БДГ сна (НБДГ). Группу исследователей возглавляли Шигейоши Итохара (Shigeyoshi Itohara) из Института мозга РИКЕН (Япония) и Ю Хаяши (Yu Hayashi) из Международного института интегративной медицины сна Цукубского университета (Япония).
Ученые обнаружили, что многие клетки в области мозга, называемой Варолиевым мостом (предполагалась, что эта область, возможно, контролирует быстрый сон), перемещаются туда из другой области — ромбической губы, причем происходит это еще во время эмбрионального развития.
Идея ученых заключалась в том, чтобы особым образом пометить эти клетки, когда они еще находятся в ромбической губе, что позволит отслеживать процесс их миграции в область Варолиева моста и затем искусственным образом активировать их во время сна. До недавнего времени не существовало технической возможности провести подобный эксперимент, однако не так давно стала доступна технология под названием DREADD.
DREADD расшифровывается как «Искусственные рецепторы, активируемые исключительно искусственными препаратами». Ученые создали генетически модифицированных мышей, у которых в клетках ромбической губы, которые затем перемещались в область Варолиева моста, присутствовал искусственный рецептор. С его помощью исследователи могли активировать эти клетки во время сна, при этом отслеживая активность мозга с помощью электродов, закрепленных на голове животного. Оказалось, что активация «возбуждающих» клеток подавляла быстрый сон, при этом увеличивалась продолжительность НБДГ-сна.
Выявив клетки, ответственные за подавление БДГ-сна, ученые затем исследовали роль БДГ фазы в общей физиологии сна. Они снимали показания ЭЭГ у мышей во время НБДГ сна (в этой фазе типичны медленные волны электрической активности). Затем с помощью технологии DREADD они уменьшали или увеличивали продолжительность БДГ-сна — при этом амплитуда медленных волн, наблюдаемых во время следующей НБДГ фазы, соответственно, уменьшалась или увеличивалась. Эти результаты впервые продемонстрировали иерархию фаз сна — БДГ фаза контролирует НБДГ фазу.
Эти результаты, возможно, помогут понять, как в процессе эволюции млекопитающих появились эти две фазы сна. Известно, что новая информация, полученная во время бодроствования, сохраняется в мозгу во время НБДГ фазы сна, и в этом процессе важную роль играет активность медленных волн. Судя по всему, БДГ-сон также играет свою роль, ведь он влияет на медленную активность во время НБДГ сна.
Подробнее см. Y. Hayashi et al. «Cells of a common developmental origin regulate REM/non-REM sleep and wakefulness in mice», Science, October 2015.
