Здоровый сон может зависеть от клеток мозга, о которых долго не обращали внимания

Что касается того, на что мы тратим треть своей жизни, мы все еще очень мало понимаем, как работает сон — например, почему некоторые люди могут спать глубоко при любом нарушении, в то время как другие регулярно ворочаются по несколько часов каждую ночь? И почему нам всем, кажется, нужно разное количество сна, чтобы чувствовать себя отдохнувшими?

На протяжении десятилетий ученые изучали поведение нейронов мозга , чтобы понять природу сна. Однако теперь исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско подтвердили, что другой тип клеток мозга, который изучался гораздо меньше, — астроциты, названные в честь их звездообразной формы — могут влиять на продолжительность и глубину сна животных . По словам авторов, полученные данные могут открыть новые возможности для изучения методов лечения расстройств сна и помочь ученым лучше понять заболевания мозга, связанные с нарушениями сна, такие как болезнь Альцгеймера и другие виды деменции.

«Это первый пример, когда кто-то произвел резкую и быструю манипуляцию с астроцитами и показал, что это действительно может повлиять на сон», — сказала Триша Вайдьянатан, первый автор исследования и аспирант нейробиологии UCSF. «Это делает астроциты активными участниками сна. Это действительно захватывающе».

Когда мы бодрствуем, наш мозг — это вавилонская беседа из разрозненных нейронных голосов, болтающих между собой, чтобы мы могли выполнять повседневные жизненные задачи. Но когда мы спим, голоса сигнальных нейронов сливаются в единый хор всплесков, которые нейробиологи называют медленноволновой активностью. Недавние исследования показали, что астроциты, а не только нейроны, могут помочь запустить это переключение.

Состоящие примерно от 25 до 30 процентов клеток мозга , астроциты представляют собой тип так называемых глиальных клеток, покрывающих мозг бесчисленными кустистыми усиками. Это покрытие позволяет каждому отдельному астроциту прослушивать десятки тысяч синапсов, сайтов связи между нейронами. Многочисленные клетки соединяются друг с другом через специализированные каналы, которые, по мнению исследователей, могут позволить астроцитам, расположенным по всему мозгу, функционировать как единая сеть. Гиперподключенные и повсеместно распространенные астроциты могут управлять синхронизированной передачей сигналов в нейронах, как предполагает новое исследование, опубликованное 17 марта 2021 года в eLife .

«Это может дать нам новое понимание не только сна, но и болезней, симптомом которых является нарушение регуляции сна», — сказала старший автор исследования Кира Посканзер, доктор философии, доцент кафедры биохимии и биофизики UCSF. «Может быть, некоторые болезни влияют на астроциты так, как мы раньше не думали».

Посканцер и ее команда отслеживали изменения в медленноволновой активности мозга мышей, манипулируя астроцитами с помощью лекарства, которое может включать клетки у животных, созданных с помощью генной инженерии. Медленноволновую активность можно представить примерно так же, как колебания от землетрясения записываются на сейсмографе. Когда мозг бодрствует, образующиеся следы обычно представляют собой плотные каракули из коротких и отрывистых движений. Но когда на определенных этапах сна начинается медленная активность, сигнал замедляется, лениво зацикливаясь вверх и вниз, образуя след с глубокими впадинами и высокими пиками. Исследователи обнаружили, что возбуждение астроцитов приводит к большей медленноволновой активности — и, следовательно, к сну — у мышей.