به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، خواب یکی از ضروری‌ترین فعالیت‌های انسان است – در واقع آنقدر ضروری است که اگر حتی یک شب به اندازه کافی نخوابیم، ممکن است برای فکر کردن، واکنش نشان دادن در طول روز تلاش کنیم. با این حال، علیرغم اهمیت خواب برای عملکرد و بقا، دانشمندان هنوز به طور کامل نمی‌دانند خواب چگونه کار می‌کند. Dragana Rogulja در این زمینه متوجه پرسش‌هایی شد که از نظر او «به‌طور گسترده‌ای جالب و قابل درک در سطح اولیه انسانی است». یکی از این سوالات این است که وقتی می‌خوابیم چه اتفاقی می‌افتد. برای  Dragana Rogulja، دانشیار نوروبیولوژی در مؤسسه بلاواتنیک در دانشکده پزشکی هاروارد، یک جنبه جالب خواب از دست دادن هوشیاری و آگاهی است که با ناپدید شدن دنیای بیرون و تسخیر دنیای درون را به همراه دارد. او در گفتگو با اخبار پزشکی هاروارد،  Dragana Rogulja جزئیات تحقیقات خواب خود را بررسی کرد، در این مطالعه از مگس میوه و موش برای کشف اینکه چرا ما باید بخوابیم و چگونه ارتباطمان را با دنیا در طول خواب قطع می‌کنیم، استفاده کرده است. نتایج این مطالعه در مجله CELL منتشر شده است.

پرسش‌های مهم درخصوص اهمیت خواب

 Dragana Rogulja: دو سوال اصلی وجود دارد که آزمایشگاه من در چند سال گذشته به دنبال آنها بوده است. اول این که چرا خواب برای بقا ضروری است. چرا اگر نخوابید، به معنای واقعی کلمه بعد از مدتی نه چندان طولانی خواهید مرد؟ سوال دیگر این است که وقتی به خواب می‌روید چگونه ارتباط مغز شما با محیط قطع می‌شود. چگونه در هنگام خواب از رسیدن محرک‌ها به مغز جلوگیری می‌شود؟ در واقع ما می‌خواهیم بفهمیم که چگونه این مانع در اطراف مغز ساخته شده است. خواب یک حالت واحد است، اما به نظر می‌رسد که دارای اجزای متعددی است که از طریق مکانیسم‌های جداگانه تنظیم می‌شوند. بنابراین ما می‌خواهیم آن مکانیسم‌ها را درک کنیم.

خواب چیزی فراتر از مغز است

Dragana Rogulja: مدت‌هاست که دانشمندان با این اصل هدایت می‌شوند که خواب از مغز، توسط مغز و برای مغز است. در نتیجه، تحقیقات تا حد زیادی بر روی مغز از نظر جستجوی دلایل ضروری بودن خواب برای بقا متمرکز شده است. با این حال، اکنون متوجه شده ایم که اگرچه خواب ممکن است برای مغز باشد، اما فقط برای مغز نیست. خواب یک رفتار فوق‌العاده قدیمی است که فکر می‌کنیم از حیوانات اولیه منشا گرفته است. این حیوانات مغز نداشتند. آنها فقط یک سیستم عصبی بسیار ساده داشتند. سپس، با پیچیده تر شدن حیوانات، این اهداف مربوط به مغز از خواب تکامل یافت. با این حال، محققان مغز حیوانات کم خواب را برای یافتن دلیلی برای مرگ آنها بررسی کرده اند، اما چیزی پیدا نکرده اند. از سوی دیگر، داده‌های بالینی نشان می‌دهد که کم خوابی در انسان منجر به انواع بیماری‌ها در بدن می شود. برای ما، این واقعاً نشان داد که خواب چیزی فراتر از مغز است. تحقیقات ما به ما می‌گوید که وقتی نوبت به خواب می‌رسد، باید از فکر کردن به مغز جدا از بدن خودداری کنیم. ما متوجه شده ایم که برای درک خواب واقعاً باید به کل بدن فکر کنیم. و منطقی است. هنگامی که به خواب می‌روید، عضلات شما شل می‌شوند، گردش خون شما تغییر می‌کند. البته این مربوط به کل بدن است.

ابزاری استفاده  شده برای مطالعه خواب

 Dragana Rogulja: از نظر تاریخی، تحقیقات زیادی در مورد خواب روی انسان انجام شده است، اما این آزمایش‌ها معمولاً محدود و توصیفی هستند، زیرا واقعاً نمی‌توانید روی انسان‌ها آزمایش کنید. با این حال، در طول دو دهه و نیم گذشته، دانشمندان دریافته‌اند که مگس‌های میوه می‌خوابند. و اخیراً متوجه شدیم که ژن‌هایی که خواب مگس‌ها را تنظیم می‌کنند در موش‌ها حفظ شده‌اند. وقتی آزمایشگاهم را شروع کردم، فقط از مگس میوه به عنوان یک سیستم مدل برای مطالعه خواب استفاده می‌کردیم، اما از آن زمان توانستیم یک مدل موش نیز ایجاد کنیم. مگس‌های میوه به ما این امکان را می‌دهند که فرضیه‌های زیادی را به سرعت آزمایش کنیم.

چرا خواب برای بقا ضروری است؟

ما دریافتیم که مگس‌های میوه‌ای که کمتر می‌خوابیدند، طول عمر کوتاه‌تری داشتند: ما یک همبستگی را دیدیم که در آن مگس‌ها هر چه خواب بیشتری از دست بدهند، سریع‌تر می‌میرند. جالب اینجاست که حالت محرومیت از خواب اهمیتی نداشت. آنچه اهمیت داشت میزان خواب از دست رفته بود. به نظر می‌رسد نقطه عطفی وجود دارد که در آن کم خوابی با مرگ مرتبط است. برای بررسی بیشتر این موضوع، اندام‌های مختلف مگس‌های محروم از خواب را با نشانگرهای آسیب سلولی رنگ آمیزی کردیم. ما متوجه شدیم که در روده، مولکول‌های اکسید کننده افزایش یافته است، و اوج اکسیداسیون با نقطه انحراف که در آن مگس‌ها شروع به مردن کردند، مرتبط است. ما این یافته را در موش‌های کم خواب تایید کردیم. اما وقتی به مگس‌های کم‌خواب آنتی‌اکسیدان دادیم یا ژن‌های تولیدکننده آنتی‌اکسیدان را در روده فعال کردیم، متوجه شدیم که مگس‌ها می‌توانند با کم خوابی یا بدون خواب زنده بمانند، که نشان می‌دهد روده هدف واقعاً مهمی برای خواب است.

برنامه‌های کاربردی برای انسان‌ها

یافته‌های‌ما نشان می‌دهد که اگر بتوانیم از اکسیداسیون در روده جلوگیری کنیم، ممکن است بتوانیم با اثر از دست دادن خواب مقابله کنیم. این مهم است زیرا بسیاری از بیماری‌ها با اختلال عملکرد روده مرتبط هستند و بسیاری از بیماری‌هایی که با کم خوابی به وجود می‌آیند ممکن است در واقع نتیجه آسیب روده باشند. ما اکنون در حال فکر کردن در مورد چگونگی تشخیص اکسیداسیون روده به دلیل کمبود خواب در انسان هستیم.  ما همچنین به دنبال نشانگرهای زیستی هستیم: مولکول‌هایی که از قبل در بدن در حال گردش هستند که نشان دهنده کمبود خواب و اکسیداسیون روده هستند. من پزشکانی در آزمایشگاه خود دارم که در حال بررسی موش‌های کم خواب هستند تا به دنبال چنین نشانگرهای زیستی باشند. ما در حال حاضر مولکول‌هایی داریم که نشانگرهای امیدوارکننده ای برای اکسیداسیون هستند و به نظر می‌رسد با درمان‌های آنتی اکسیدانی کاهش می‌یابند. در نهایت، ممکن است بتوان مکمل‌هایی را طراحی کرد که می‌توانند به صورت خوراکی مصرف شوند تا اکسیداسیون روده را به دلیل کمبود خواب معکوس کنند.

کشف ارتباط جدیدی میان روده و سیستم عصبی

تا به حال تقریباً هیچ چیز در این مورد نمی‌دانستیم. مشخص نیست که آیا یک مکان در مغز وجود دارد که در آن تمام اطلاعات حسی در طول خواب ضعیف می‌شود یا اینکه چندین مکان وجود دارد. به عنوان مثال، آیا لمس و دما در هنگام خواب به یک شکل پردازش می‌شوند؟ Iris Titos، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه من، سیستمی ساخت که می ‌واند سطوح خفیف، متوسط یا زیاد ارتعاش را به مگس‌های میوه برساند. به طور معمول، هنگامی که از ارتعاشات با شدت کم استفاده می‌کنید، تعداد بسیار کمی از مگس ها بیدار می‌شوند و زمانی که از ارتعاشات با شدت بالا استفاده می‌کنید، تقریباً همه مگس ها واکنش نشان می‌دهند. سپس، ما یک صفحه نمایش در مقیاس بزرگ انجام دادیم تا ژن‌هایی را شناسایی کنیم که کنترل آسانی بیدار شدن مگس‌ها را دارند. بنابراین ما ژنی را شناسایی کردیم که مولکولی به نام CCHa1 را کد می‌کند. هنگامی که ما CCHa1 را در مگس‌ها تخلیه کردیم، آنها خیلی راحت از خواب بیدار شدند - بنابراین به جای 20 درصد بیدار شدن در سطح خاصی از ارتعاش، 90 درصد از خواب بیدار شدند با این حال، در حالی که CCHa1 هم در سیستم عصبی و هم در روده وجود دارد، تنها زمانی که آن را در روده تخلیه کردیم، مگس‌ها راحت‌تر بیدار شدند. سلول‌های روده که CCHa1 تولید می‌کنند، سلول‌های انترو غدد درون‌ریز نامیده می‌شوند و در واقع در ویژگی‌های زیادی با نورون‌ها مشترک هستند و حتی می‌توانند با نورون‌ها ارتباط برقرار کنند. این سلول‌ها رو به داخل روده قرار دارند و به نوعی محتویات روده را مزه می‌کنند.

شواهد کسب شده از مطالعه

ما دریافتیم که هر چه غلظت پروتئین در رژیم غذایی بیشتر باشد، این سلول‌های روده CCHa1 بیشتری تولید می‌کنند. این مولکول سپس از روده به مغز می‌رود و در آنجا به گروه کوچکی از نورون‌های دوپامینرژیک که اطلاعاتی در مورد ارتعاشات نیز دریافت می‌کنند، سیگنال می‌دهد. این نورون‌ها دوپامین تولید می‌کنند که معمولاً برانگیختگی را افزایش می‌دهد، اما در این حالت برانگیختگی را سرکوب می‌کند. ارتعاشات فعالیت نورون‌های دوپامینرژیک را ضعیف می‌کندو همین موجب می‌شود که مگس‌ها راحت تر از خواب بیدار شوند.  CCHa1تولید شده توسط روده اساساً نورون‌های دوپامینرژیک را در برابر ارتعاشات بافر می‌کند و به مگس‌ها این امکان را می‌دهدتا محیط را به میزان بیشتری نادیده بگیرند و عمیق‌تر بخوابند و کمتر پاسخگو می‌شوند. این نشان می‌دهد که اگر حیوانات نیازی به جستجوی غذا نداشته باشند، می‌توانند از محیط جدا شده و در جایی برای خواب پنهان شوند، که ممکن است ایمن تر باشد. به طور گسترده تر، مطالعه ما نشان می‌دهد که انتخاب‌های غذایی بر کیفیت خواب تأثیر می‌گذارد. اکنون می‌توانیم این ارتباط را در انسان بررسی کنیم تا بفهمیم چگونه می‌توان رژیم غذایی را برای بهبود خواب دستکاری کرد.ما اکنون در حال آزمایش هستیم که آیا یک مسیر سیگنالینگ مشابه در موش‌ها درگیر است یا خیر.

پایان مطلب/.