Голубое пятно — это область мозга, которая играет важную роль в координации нашей мыслительной деятельности и является основным источником норадреналина в мозге, который регулирует состояния возбуждения и адаптивное поведение. Теперь исследователи из Университета Лозанны (UNIL) определили новую роль голубого пятна во сне и его нарушениях.
Результаты, полученные на мышах, опубликованы в Природа Нейронауки в статье под названием «Сверхмедленные колебания активности норадренергического голубого локуса являются привратниками цикла медленного и быстрого сна» и демонстрирует, что голубое пятно облегчает переход между состояниями медленного и быстрого сна, сохраняя при этом бессознательную бдительность по отношению к внешнему миру.
«Норадренергическое голубое пятно (LC) регулирует уровень пробуждения во время бодрствования, но его роль во сне остается неясной», — пишут исследователи. «Здесь мы показываем на мышах, что колебательная активность LC-нейронов разделяет сон с медленным движением глаз (NREMS) на два вегетативных состояния мозга, которые управляют циклом NREMS-REMS в течение периодов ~ 50 с; высокая активность LC вызывает подкорково-вегетативное состояние возбуждения, которое облегчает корковые микропробуждения, тогда как низкая активность LC необходима для перехода от NREMS к REMS».
Исследование, проведенное Анитой Люти, доктором наук, научным сотрудником отдела фундаментальных нейронаук факультета биологии и медицины UNIL, показывает, что LC определяет, когда возможен переход между двумя состояниями сна, указывая на то, что эта область мозга имеет решающее значение для нормальной цикличности состояний сна. Команда также обнаружила, что переживания в течение дня, особенно стресс, нарушают активность LC во время сна и приводят к дезорганизованному циклу сна и слишком частым пробуждениям.
LC, давно признанный центром производства норадреналина — основного гормона, управляющего нашей способностью реагировать на проблемы окружающей среды путем мобилизации мозга и тела, — имеет важное значение для когнитивного бодрствования. Во время сна его активность колеблется, чередуя пики и спады с интервалом около 50 секунд. Роль этой деятельности до сих пор остается малоизученной.
Нейробиологи UNIL специально нацелились на нейронные пути в этой области мозга у мышей. «Мы обнаружили, что как пики, так и спады колеблющейся активности LC играют ключевую роль в организации сна. Это новый структурный элемент сна; оно работает как часы», — объяснил Георгиос Фустукос, доктор философии, один из ведущих авторов исследования и научный сотрудник лаборатории Люти.
Их результаты показывают, что сон состоит из ранее неизвестных структурных единиц, в ходе которых последовательно координируются две функции. Во время пиков активности LC часть подкоркового мозга переходит в более бодрствующее состояние благодаря норадреналину, что позволяет бессознательно проявлять бдительность по отношению к окружающей среде и потенциальным опасностям. И наоборот, во время спадов возможен переход в фазу быстрого сна.
В нормальных условиях медленный сон человека состоит из четырех отдельных стадий, которые включают самые глубокие стадии сна. С другой стороны, быстрый сон характеризуется высокой мозговой активностью, связанной со сновидениями, и занимает около четверти ночи. Типичная ночь скоординировано чередует состояния медленного и быстрого сна, позволяя телу и разуму отдохнуть и восстановиться.
Нейробиологи UNIL определили LC как привратника этих переходов, точно контролирующего, когда может произойти переход от медленного сна к быстрому сну, особенно в моменты, когда его активность низкая.
И наоборот, ученые обнаружили, что когда активность LC повышена, в мозг выделяется больше норадреналина, что делает определенные области мозга более склонными к возбуждению, но фактически не пробуждает организм. Это состояние представляет собой ранее неизвестный тип возбуждения, который порождает бдительность по отношению к окружающей среде и телу во время сна, способствуя полному и быстрому пробуждению в случае чрезвычайной ситуации. «Другими словами, мозг полубодрствует на подкорковом уровне, а на корковом уровне спит», — объяснил Люти.
Эти открытия дают важную информацию для лучшего понимания нарушений сна и могут привести к улучшению лечения.
«Наши открытия могут помочь лучше понять нарушения сна, связанные с расстройствами психического здоровья, такими как тревога или другие расстройства сна», — сказал Люти. «Более того, они открывают возможности для новых методов лечения, таких как использование LC в качестве биомаркера для мониторинга и потенциальной коррекции циклов сна. Сила нашей работы в том, что мы приближаем нейронную активность спящего мозга к показателям человеческого сна, которые мы знаем из больницы».
Начато клиническое сотрудничество с Университетской больницей Лозанны (CHUV) с целью оценить, можно ли применить механизмы, выявленные у мышей, к человеческому сну.
