Биология

Механизмы регуляции сна рыб и наземных позвоночных совпадают

Рыбки данио

NICHD/Flickr

Команда ученых из США и Японии разработала флуоресцентный метод наблюдения за спящими данио-рерио. Оказалось, что у подопытных рыб сон делится на две фазы. Результаты были опубликованы на страницах Nature.

У млекопитающих, птиц и ящериц сон делится на фазы — медленную и быструю. Первая фаза получила свое имя, поскольку активность ЭЭГ синхронизируется, создавая медленные волны с частотой в 0,5—2 Гц и амплитудой свыше 75 мкВ. Вторая — парадоксальная — за счет быстрых низковольтных десинхронизированных мозговых волн. Последняя сопровождается случайными быстрыми движениями глаз, низким мышечным тонусом и снами. До сих пор, однако, неясно, обнаружены ли эти нейрональные сигнатуры у других животных.

Исследователи в качестве модели для изучения выбрали рыбок данио-рерио (Danio rerio) — традиционных обитателей аквариума. Для эксперимента был разработан настольный флуоресцентный световой микроскоп, способный получать изображения всего тела рыбы с разрешением в одну клетку. Пока рыба спала, зафиксированная в агаре, ученые регистрировали активность мозга. Они также наблюдали частоту сердечных сокращений, движение глаз и мышечный тонус спящей рыбки, применяя разработанную ими флуоресцентную полисомнографию.

Ученые впервые обнаружили, что во время сна у рыбок данио могут наблюдаться оба состояния — медленный сон и парадоксальный сон. По аналогии с более развитыми животными, состояния сна рыбок назвали «медленным разрывным сном» и «фазой распространяющейся волны». Примечательно, что рыбы не двигают глазами во время быстрого сна. Впрочем, они их и не закрывают — у них нет век. Несмотря на это, сигнатуры мозга и мышц быстрой фазы и «фазы распространяющейся волны» схожи.

Чтобы изучить механизм засыпания, ученые генетически нарушили функцию меланин-концентрирующего гормона — в норме этот пептид управляет циклом сна-бодрствования. Наблюдая за ЭЭГ «нокаутных» рыбок, исследователи определили, что передача сигналов гормона регулирует сон «распространяющейся волны» рыбы так же, как он регулирует быстрый сон у млекопитающих.

Эти наблюдения показывают, что общие механизмы регуляции сна появились в мозге позвоночных более 450 миллионов лет назад.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.