Давно доказано, что лишение сна у взрослых приводит к долгосрочным проблемам с психическим и физическим здоровьем, включая, помимо прочего, ослабление иммунной системы, увеличение веса, депрессию и повышенный риск развития деменции.
Но почему недостаток сна имеет столь серьезные последствия?
Сон на самом деле играет решающую роль с момента нашего рождения. В младенчестве наш мозг все еще формирует концы нейронов, называемые синапсами, которые важны для обучения, внимания, рабочей памяти и долговременной памяти. Сон позволяет этим нейронам развиваться и соединяться друг с другом, устанавливая функции мозга на всю оставшуюся жизнь.
Если этот тонкий, но важный процесс будет нарушен из-за постоянного бодрствования или тревоги разлуки, это может иметь долгосрочные последствия для мозга и поведения.
Теперь новое исследование под руководством Шона Гэя, аспиранта в лаборатории Грэма Дайринга, доктора философии, доцента кафедры клеточной биологии и физиологии в Медицинской школе Университета Северной Каролины, дало нам больше информации о том, как недостаток сна в раннем возрасте влияет на ключевые части развития мозга - и как он также может увеличить риск развития расстройства аутистического спектра (РАС). Их выводы были опубликованы в Трудах Национальной академии наук .
Уникальные эффекты потери сна во время развития в значительной степени не изучены. Наши данные показывают, что младенцы и дети более уязвимы к негативным последствиям нарушения сна.
Ученые также обнаружили, что потеря сна в этот критический период времени может негативно взаимодействовать с лежащим в основе генетическим риском расстройства аутистического спектра».
Грэм Дайринг, доктор философии, доцент кафедры клеточной биологии и физиологии медицинской школы Университета Северной Каролины
Проблемы со сном являются важным ранним индикатором проблем роста мозга и других нарушений нейроразвития, таких как РАС, синдром дефицита внимания и гиперактивности и умственная отсталость.
Нарушение сна отмечено у >80% людей с РАС, но является ли нарушение сна причиной или следствием РАС, в значительной степени неизвестно.
Дайринг давно изучал, как сон укрепляет синапсы с течением времени — процесс, называемый синаптической пластичностью — и как недостаток сна может способствовать когнитивным и нейродегенеративным расстройствам. Если бы исследователи могли лучше понять связи между сном и РАС, исследователи и врачи также могли бы ставить более ранние диагнозы и разрабатывать новые стратегии лечения этого расстройства.
В 2022 году лаборатория Diering попыталась понять, может ли нарушение сна в раннем возрасте взаимодействовать с базовым генетическим риском РАС, вызывая долгосрочные изменения во взрослом поведении. Используя мышиные модели, исследователи обнаружили, что нарушение сна на третьей неделе жизни (аналогично возрасту 1-2 лет у людей) вызывало долгосрочные дефициты социального поведения у самцов мышей, которые были генетически уязвимы для РАС.
Исследователи показали, что когда взрослые мышиные модели теряли значительное количество сна, они компенсировали это, увеличивая сон позже в течение своих обычных активных часов. Эта реакция, названная «откатом сна», позволяла взрослым особям «наверстать» потерянный сон.
С другой стороны, у молодых мышей полностью отсутствовала отдача сна. Это подтвердило гипотезу исследователя о том, что молодые мыши могут быть более восприимчивы к вредным последствиям лишения сна. Исследователи также отметили, что лишение сна у молодых мышей полностью ухудшило их результаты в задаче на память, тогда как взрослые были гораздо более устойчивы после потери сна.
Затем лаборатория переключила свое внимание на влияние сна и его лишения на нейронные синапсы, которые опосредуют связь между нейронами и являются основным местом формирования и хранения памяти. Они также хорошо изучены из-за своей ключевой роли в улучшении здоровья сна.
Исследователи провели ряд молекулярных анализов, чтобы изучить, как лишение сна влияет на синапсы. Используя передовой анализ белков, они смогли составить карту белкового состава и биохимических изменений, которые влияют на синапсы. Анализ показал, что лишение сна у молодых мышей, но не у взрослых, сильно повлияло на формирование синапсов, ключевой аспект развития мозга.
«Теперь это один из самых больших и полных наборов данных для изучения молекулярных эффектов потери сна на протяжении всей жизни», — сказал Дайринг.
Текущая миссия лаборатории, полученная в результате молекулярной работы этого текущего исследования, заключается в разработке лекарств на основе сна следующего поколения, которые можно было бы использовать для детей. Вместо того, чтобы действовать как седативное средство, они надеются создать препарат, который может воздействовать на синапсы для восстановления функции сна, а не изменять само поведение во время сна.
«Развитие — это не то, что можно вернуть и сделать снова», — сказал Дайринг.
«Сон важен для всей жизни, и особенно в период развития. Понимание того, что мы знаем сейчас, позволит больше внимания уделять изучению проблем сна при РАС и может привести к важному терапевтическому пути лечения РАС и других нарушений развития».
Но почему недостаток сна имеет столь серьезные последствия?
Сон на самом деле играет решающую роль с момента нашего рождения. В младенчестве наш мозг все еще формирует концы нейронов, называемые синапсами, которые важны для обучения, внимания, рабочей памяти и долговременной памяти. Сон позволяет этим нейронам развиваться и соединяться друг с другом, устанавливая функции мозга на всю оставшуюся жизнь.
Если этот тонкий, но важный процесс будет нарушен из-за постоянного бодрствования или тревоги разлуки, это может иметь долгосрочные последствия для мозга и поведения.
Теперь новое исследование под руководством Шона Гэя, аспиранта в лаборатории Грэма Дайринга, доктора философии, доцента кафедры клеточной биологии и физиологии в Медицинской школе Университета Северной Каролины, дало нам больше информации о том, как недостаток сна в раннем возрасте влияет на ключевые части развития мозга - и как он также может увеличить риск развития расстройства аутистического спектра (РАС). Их выводы были опубликованы в Трудах Национальной академии наук .
Уникальные эффекты потери сна во время развития в значительной степени не изучены. Наши данные показывают, что младенцы и дети более уязвимы к негативным последствиям нарушения сна.
Ученые также обнаружили, что потеря сна в этот критический период времени может негативно взаимодействовать с лежащим в основе генетическим риском расстройства аутистического спектра».
Грэм Дайринг, доктор философии, доцент кафедры клеточной биологии и физиологии медицинской школы Университета Северной Каролины
Нарушение сна и аутизм
Проблемы со сном являются важным ранним индикатором проблем роста мозга и других нарушений нейроразвития, таких как РАС, синдром дефицита внимания и гиперактивности и умственная отсталость.
Нарушение сна отмечено у >80% людей с РАС, но является ли нарушение сна причиной или следствием РАС, в значительной степени неизвестно.
Дайринг давно изучал, как сон укрепляет синапсы с течением времени — процесс, называемый синаптической пластичностью — и как недостаток сна может способствовать когнитивным и нейродегенеративным расстройствам. Если бы исследователи могли лучше понять связи между сном и РАС, исследователи и врачи также могли бы ставить более ранние диагнозы и разрабатывать новые стратегии лечения этого расстройства.
В 2022 году лаборатория Diering попыталась понять, может ли нарушение сна в раннем возрасте взаимодействовать с базовым генетическим риском РАС, вызывая долгосрочные изменения во взрослом поведении. Используя мышиные модели, исследователи обнаружили, что нарушение сна на третьей неделе жизни (аналогично возрасту 1-2 лет у людей) вызывало долгосрочные дефициты социального поведения у самцов мышей, которые были генетически уязвимы для РАС.
Исследование восстановления сна
Лаборатория Diering хотела изучить эти результаты подробнее, на этот раз углубившись в то, как взрослые и развивающиеся мышиные модели компенсируют потерю сна. Используя специализированные мышиные домики с высокочувствительными датчиками, исследователи смогли тщательно отслеживать движения и дыхание мышей, что позволило им вести подсчет состояний бодрствования и сна.Исследователи показали, что когда взрослые мышиные модели теряли значительное количество сна, они компенсировали это, увеличивая сон позже в течение своих обычных активных часов. Эта реакция, названная «откатом сна», позволяла взрослым особям «наверстать» потерянный сон.
С другой стороны, у молодых мышей полностью отсутствовала отдача сна. Это подтвердило гипотезу исследователя о том, что молодые мыши могут быть более восприимчивы к вредным последствиям лишения сна. Исследователи также отметили, что лишение сна у молодых мышей полностью ухудшило их результаты в задаче на память, тогда как взрослые были гораздо более устойчивы после потери сна.
Затем лаборатория переключила свое внимание на влияние сна и его лишения на нейронные синапсы, которые опосредуют связь между нейронами и являются основным местом формирования и хранения памяти. Они также хорошо изучены из-за своей ключевой роли в улучшении здоровья сна.
Исследователи провели ряд молекулярных анализов, чтобы изучить, как лишение сна влияет на синапсы. Используя передовой анализ белков, они смогли составить карту белкового состава и биохимических изменений, которые влияют на синапсы. Анализ показал, что лишение сна у молодых мышей, но не у взрослых, сильно повлияло на формирование синапсов, ключевой аспект развития мозга.
«Теперь это один из самых больших и полных наборов данных для изучения молекулярных эффектов потери сна на протяжении всей жизни», — сказал Дайринг.
Будущие пути лечения аутизма
Текущая миссия лаборатории, полученная в результате молекулярной работы этого текущего исследования, заключается в разработке лекарств на основе сна следующего поколения, которые можно было бы использовать для детей. Вместо того, чтобы действовать как седативное средство, они надеются создать препарат, который может воздействовать на синапсы для восстановления функции сна, а не изменять само поведение во время сна.
«Развитие — это не то, что можно вернуть и сделать снова», — сказал Дайринг.
«Сон важен для всей жизни, и особенно в период развития. Понимание того, что мы знаем сейчас, позволит больше внимания уделять изучению проблем сна при РАС и может привести к важному терапевтическому пути лечения РАС и других нарушений развития».
