Как температура окружающей среды влияет на сон у плодовых мушек

Нейроны, управляющие циркадными (суточными) ритмами у людей и плодовых мушек, имеют поразительное сходство, несмотря на сотни миллионов лет эволюционного разделения.

Исследователи из Мичиганского университета обнаружили, что циркадные нейроны плодовых мушек используют терморецепторы для постоянного мониторинга температуры окружающей среды. Даже небольшие изменения температуры оказывают физиологическое воздействие на эти нейроны, контролирующие время сна.

Это открытие поможет понять, как нейроны у млекопитающих, включая человека, используют не только свет, но и температуру окружающей среды для регуляции времени сна. Исследование опубликовано 21 февраля в журнале Nature.

Как работают циркадные ритмы

Циркадные часы — это биохимические механизмы, позволяющие организмам организовывать сон и бодрствование в рамках 24-часового цикла. У млекопитающих они контролируют внутреннюю температуру тела, чтобы управлять паттернами сна.

• У человека температура тела не постоянная 36,6°C, а колеблется в течение дня.
• Циркадная система создает суточный ритм температуры, который является важным сигналом для времени отхода ко сну.
• Перед сном часы понижают внутреннюю температуру, а перед пробуждением — повышают.

Эксперимент с плодовыми мушками

Чтобы изучить реакцию нейронов мушек на внешнюю температуру, исследователи разработали оптическую систему визуализации и контроля температуры. Она позволила зафиксировать активность нейронов в сети циркадных часов при воздействии теплового или холодового стимула.

Ключевой вывод

Нейроны часов, по-видимому, получают информацию о температуре от внешних терморецепторов и используют её для определения времени сна у мушек. Этот механизм фундаментально схож с тем, что происходит у людей.

• При понижении температуры нейроны, способствующие сну, возбуждаются.
• Это синхронизирует цикл сна с внешними температурными циклами.
• Аналогичный процесс происходит у млекопитающих при падении внутренней температуры тела.

Это исследование открывает путь к новым вопросам о том, как два стимула — свет и температура — обрабатываются и интегрируются в систему часов, влияя на сон и другие физиологические процессы.