Ученые, работающие в Институте биологической кибернетики имени Макса Планка, впервые зафиксировали у рыб многофазную организацию сна, которая по своей сложности схожа с человеческой. В частности, речь идет о состоянии, напоминающем дневную дремоту. Соответствующая статья была опубликована в научном издании Nature Communications (NatCom).
Полученные данные опровергают устоявшееся мнение о том, что столь сложная структура сна присуща исключительно млекопитающим. Раньше считалось, что только у высших позвоночных существуют различные фазы сна с выраженными физиологическими особенностями.
У людей одной из наиболее известных стадий является REM-сон — фаза быстрого движения глаз, которая ассоциируется с наиболее насыщенными и запоминающимися сновидениями. В ходе эксперимента исследователи установили, что у рыбок данио-рерио периоды покоя также не являются однородными. Они делятся на несколько отчетливых типов.
Группа ученых выделила четыре различных состояния сна. Три из них сопровождались характерными движениями глаз, а одно таких движений не имело. Наибольшее удивление у специалистов вызвало состояние, обозначенное как QEM-1. Эта фаза почти всегда возникала именно в дневное время. В этот период рыбок было крайне сложно разбудить, а активность их головного мозга существенно снижалась. Такие признаки указывают не на простой отдых, а на полноценный, глубокий сон.
Для проведения наблюдений исследователи применили специальный микроскоп, который позволял круглосуточно фиксировать движения глазных яблок, перемещения тела и электрическую активность мозга у свободно плавающих личинок данио-рерио. Поскольку мозг этих рыб прозрачен, биологи смогли в режиме реального времени отслеживать работу почти всех нейронов без какого-либо вмешательства.
Анализ собранных данных показал, что разные фазы сна у данио-рерио подчиняются собственным циркадным ритмам — то есть внутренним биологическим часам организма. В ночное время у рыбок преобладал сон без движений глаз. Из трех состояний покоя, сопровождавшихся движением глаз (QEM), только одно достигало своего пика в темное время суток. Другое из этих состояний, напротив, набирало силу ближе к утру.
Наиболее необычной ученым показалась дневная фаза QEM-1. Она возникала исключительно в светлое время суток и сопровождалась резким падением мозговой активности. По оценкам исследователей, такое состояние рыбок можно считать аналогом человеческой дневной дремоты. Как и у людей, в этот период организм переходит в режим пониженного реагирования на внешние раздражители, а мозг демонстрирует характерные признаки торможения.
Авторы работы полагают, что это открытие приближает нас к пониманию эволюции сна и его истинных функций. На данный момент ученые продолжают выяснять, для чего именно живым существам необходимы разные стадии сна. Также остается открытым вопрос о том, связаны ли движения глаз с процессами обработки информации и восстановлением мозговой ткани. Подобные исследования могут пролить свет на то, как развивалась эта сложная физиологическая система на протяжении сотен миллионов лет эволюции, начиная от древних рыб и заканчивая человеком.
Кроме того, полученные результаты открывают новые перспективы для изучения нейробиологических механизмов, управляющих сном. Прозрачность мозга данио-рерио делает их идеальной моделью для наблюдения за активностью отдельных нейронов в разных фазах сна. Это позволяет с высокой точностью соотносить поведенческие и физиологические проявления с изменениями на клеточном уровне. В будущем такие работы могут привести к созданию более точных моделей нарушений сна у человека и разработке методов их коррекции.
Таким образом, обнаружение у рыб четырехфазной структуры сна, включая аналог дневной дремоты, серьезно расширяет наши представления о распространенности и сложности этого феномена в животном мире. Прежняя гипотеза о том, что подобная архитектура является исключительной прерогативой млекопитающих, теперь требует пересмотра. Эволюция, как показывают эти данные, нашла общие решения для обеспечения восстановления мозга задолго до появления теплокровных животных на суше.
],"publication":
Ученые «Газпром нефти» оценили состояние флоры и фауны в Арктике
},{"type":"paragraph