Мухам тоже нужен сон. Однако, чтобы иметь возможность реагировать на опасность, они не должны полностью отключаться от окружающей среды. Исследователи из Университетской клиники Шарите в Берлине выяснили, как мозг животного приводит себя в такое состояние. Как описывают ученые в журнале Nature, во время сна мозг мухи ритмично отфильтровывает визуальную информацию, чтобы сильные визуальные стимулы могли разбудить животное.
Периоды отдыха и сна жизненно важны — предположительно для всех животных. «Сон необходим для физического восстановления, а у людей и многих животных он также играет ключевую роль в формировании памяти», — объясняет профессор Дэвид Овальд, руководитель исследования. Ранее было неясно, как организм снижает реакцию на раздражители, чтобы иметь возможность восстанавливаться, но при этом остается достаточно бдительным, чтобы реагировать на внешние угрозы.
Группа учёных под руководством Дэвида Овальда исследовала этот вопрос на примере дрозофилы. Из-за небольшого размера мозга эти насекомые длиной два с половиной миллиметра, широко известные как плодовые мушки, отлично подходят для изучения неврологических процессов. «Мы обнаружили, что во время сна мозг мух точно настраивает активирующие и тормозящие сети, — говорит Дэвид Овальд. — Это создаёт фильтр, который эффективно подавляет визуальные стимулы, в то время как особо сильные стимулы могут проходить сквозь него». Это состояние можно сравнить с приоткрытым окном: сквозняк, то есть передача раздражителей, прерывается, но сильный порыв ветра может распахнуть окно, и точно так же сильный раздражитель может разбудить животное.
Согласно результатам исследования, мухи устают к вечеру после длительного периода бодрствования и в соответствии с ритмом внутренних часов: медленные синхронные электрические волны генерируются в двух разных областях мозга, которые связывают зрительные стимулы с участками мозга, необходимыми для навигации — одна активирует, а другая подавляет реакцию на зрительные стимулы. «Если обе сети активны одновременно, побеждает тормозящая сеть, и обработка стимулов блокируется, — объясняет доктор Давиде Раккулья, автор исследования из Института нейрофизиологии. — Таким образом, муха постепенно отключается от окружающей среды и может заснуть».
Однако для того, чтобы проснуться, нужно преодолеть этот фильтр сна. «Мы считаем, что это возможно благодаря ритмичным колебаниям электрических волн», — заявил Давиде Раккулья. Дело в том, что медленные волны возникают из-за того, что электрическое напряжение нервных клеток колеблется вверх и вниз с частотой один раз в секунду. «Возможно, при высоком напряжении в течение короткого промежутка времени информация может проходить через фильтр сна», — добавляет доктор Ракель Суарес-Гримальт, которая также является автором исследования. — В этот период сильные визуальные стимулы могут преодолеть едва заметное доминирование тормозящей сети мозга, в некотором смысле открывая окно, через которое муха может реагировать».
По мнению исследователей, медленные волны создают «окна», через которые интенсивные раздражители могут разбудить спящую муху. Для сна человека также характерны медленные волны. Возможно ли, что наш мозг распределяет периоды отдыха и внимания по тому же принципу? «Мы знаем, что у человека есть структура в мозге, которая фильтрует информацию о раздражителях и участвует в формировании колебательной активности, — это таламус», — говорит Дэвид Овальд. «Следовательно, здесь могут быть параллели с процессами в мозге мухи, так что на самом деле это может отражать универсальный принцип сна. Однако для подтверждения этой гипотезы потребуются дальнейшие исследования».
[Фото: © NeuroCure | 2470.media]
