Мухи спят больше, чтобы адаптироваться к новым ситуациям

Мухи, которые не могут летать, реагируют на это увеличением продолжительности сна по мере адаптации к своему состоянию. К такому выводу пришло исследование Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Результаты, опубликованные 8 мая в Science Advances, позволяют предположить, что сон может быть эволюционным инструментом, помогающим животным адаптироваться к сложным новым ситуациям.

«Мы знаем, что сон связан с креативностью и озарением, — сказал старший автор работы, профессор нейробиологии Пол Шоу, Ph.D. — Беспокойство не даёт людям уснуть, но если вы оказываетесь в опасной среде или в ситуации, с которой не знаете, как справиться, сон может быть именно тем, что вам нужно, чтобы эффективно на неё отреагировать».

Сон плодовых мух очень похож на человеческий. Молодым мухам нужно много спать, но с возрастом их потребность во сне уменьшается. Мухи становятся бодрее от кофеина и сонливее от антигистаминных препаратов. А если лишить муху сна на один день, на следующий она будет спать больше.

Исследователи лишили мух способности летать разными способами:

• Помещали только что появившихся из куколок мух в крошечные контейнеры, чтобы они не могли расправить крылья.
• Генетически модифицировали мух так, что их крылья не раскрывались.
• Повреждали крылья у взрослых мух.

Во всех случаях, столкнувшись с невозможностью летать, животные спали больше обычного.

В последующих экспериментах учёные проследили нейронную цепь, которая сигнализирует мозгу о неработающих крыльях и запускает импульс к увеличению сна.

«Нейроны, которые активировались, когда мы повреждали или склеивали крылья взрослых мух, оказались теми же самыми, что задействованы в нормальном процессе развития — раскрытии крыльев после выхода из куколки», — сказал первый автор работы, штатный учёный Кришна Мельнаттур, Ph.D.

С эволюционной точки зрения такая связь между повреждением крыла, нормальным развитием и сном через одну нейронную цепь имеет смысл. Эта цепь активна у молодых мух, потому что их развивающемуся мозгу нужен сон, пока животные расправляют крылья, учатся летать и начинают ориентироваться в мире.

«А затем вся эта цепь может реактивироваться позже в жизни, когда что-то происходит, что заставляет муху адаптироваться к новой реальности, — пояснил Шоу. — Внезапно её мозгу требуется такая же гибкость, как в молодости. Она больше не может летать, но ей всё ещё нужно добывать пищу, конкурировать за партнёров, избегать смерти. Мы считаем, что сон усиливает нейропластичность мозга, необходиму мухе для выживания».

Шоу и Мельнаттур планируют эксперименты, чтобы выяснить, помогает ли увеличенный сон выживать нелетающим мухам. Их находки также могут дать ключ к пониманию того, почему одни люди спят больше других и почему возникают некоторые расстройства сна.

«Существуют огромные различия в продолжительности сна между людьми, — отметил Шоу. — Сон — древний процесс, и мы развили механизмы для изменения баланса сна и бодрствования, чтобы помочь нам удовлетворять наши потребности. Если эти механизмы активируются неадекватно, например, травмирующим событием, которое запускает посттравматическое стрессовое расстройство, это может создать ситуацию, когда вы спите слишком много или слишком мало, и это больше не соответствует вашим потребностям. Тогда возникает расстройство сна».