Ключ к пониманию того, почему так трудно проснуться холодным зимним утром

Зима может быть позади, но вы помните, как проснулись в эти холодные, темные дни? Температура влияет на поведение почти всех живых существ, но многое еще предстоит узнать о связи между сенсорными нейронами и нейронами, контролирующими цикл сна-бодрствования.

Нейробиологи Северо-Западного университета обнаружили ключ к пониманию того, что стоит за этим поведением. В исследовании плодовой мухи исследователи определили схему «термометра», которая передает информацию о внешней холодной температуре от антенны мухи до более высокого мозга. Они показывают, как благодаря этой схеме сезонно холодные и темные условия могут ингибировать нейроны в мозге мухи, которые способствуют активности и бодрствованию, особенно по утрам.

«Это помогает объяснить, почему – как мухам, так и людям – так трудно просыпаться утром зимой», – говорит Марко Галлио, доцент кафедры нейробиологии в Колледже искусств и наук Вайнберга. «Изучая поведение плодовой мухи, мы можем лучше понять, как и почему температура так важна для регуляции сна».

Исследование, проведенное Галлио и проведенное в Drosophila melanogaster, будет опубликовано 21 мая в журнале Current Biology .

В статье впервые описываются «абсолютные холодные» рецепторы, находящиеся в антенне мухи, которые реагируют на температуру только ниже «зоны комфорта» мухи, составляющей приблизительно 77 градусов по Фаренгейту. Выявив эти нейроны, исследователи проследили их до цели в мозге. Они обнаружили, что основными получателями этой информации являются небольшая группа нейронов мозга, которые являются частью более крупной сети, которая контролирует ритмы активности и сна. Когда холодный контур, который они обнаружили, активен, клетки-мишени, которые обычно активируются утренним светом, отключаются.

Drosophila – это классическая модель системы циркадной биологии, в которой исследователи изучают механизмы, контролирующие наш 24-часовой цикл отдыха и активности. Основная часть текущей работы сосредоточена на том, как изменения внешних сигналов, таких как свет и температура, влияют на ритмы активности и сна, и как сигналы достигают определенных контуров мозга, которые контролируют эти реакции.

Хотя определение температуры окружающей среды имеет решающее значение для небольших «хладнокровных» плодовых мушек, люди по-прежнему являются существами комфорта и постоянно ищут идеальные температуры. Частично причина, по которой люди ищут оптимальные температуры, заключается в том, что температура ядра и мозга тесно связана с индукцией и поддержанием сна. Сезонные изменения дневного света и температуры также связаны с изменениями сна.

«Температурное зондирование является одним из самых фундаментальных сенсорных методов», – сказал Галлио, чья группа является одной из немногих в мире, которая систематически изучает температурное зондирование у плодовых мушек. «Принципы, которые мы находим в мозге мухи – логика и организация – могут быть одинаковыми для всех людей. Мухи или люди, сенсорные системы должны решать одни и те же проблемы, поэтому они часто делают это одинаково «.

Галлио является соответствующим автором статьи. Майкл Х. Альперт, доктор наук в лаборатории Галлио, и Доминик Д. Франк, бывший доктор философии. студент в лаборатории Галлио, соавторы статьи.

«Последствия нарушения сна многочисленны – усталость, снижение концентрации внимания, плохое обучение и изменение множества параметров здоровья – но мы до сих пор не до конца понимаем, как сон вырабатывается и регулируется в мозге и как изменения во внешних условиях могут влиять на сон драйв и качество “, сказал Альперт.

Исследование, совместное многолетнее исследование, было проведено в лаборатории Gallio рядом ученых на разных этапах их карьеры – от студентов старших курсов до главного исследователя.

«Очень важно изучать мозг в действии», – сказал Фрэнк. «Наши результаты демонстрируют важность функциональных исследований для понимания того, как мозг управляет поведением».

В целом, исследование в значительной степени опиралось на способность изучать как активность нейронов, так и роль этих нейронов в поведении. Для этого исследователи разработали новые инструменты и использовали комбинацию функциональных и анатомических исследований, нейрогенетических и поведенческих методов мониторинга для проведения этих экспериментов как у дикого типа, так и у трансгенных мух.

Название исследования – «Схема, кодирующая абсолютную холодную температуру у дрозофилы».

[block id="9"]
[block id="9"]

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Adblock
detector