ทำไมเราถึงนอนหลับอยู่ดี "ราคาของความตื่นตัว" นั้นสูงการศึกษาดีเอ็นเอกล่าว

นกทำมันผึ้งทำแม้แต่หมัดที่มีการศึกษาก็ทำ: ไม่พวกเขาจะไม่ตกหลุมรักพวกเขานอนหลับ อย่างไรก็ตามอย่างแน่นอน ทำไม สัตว์ทุกชนิดที่มีระบบประสาทวิวัฒนาการมาจากการนอนหลับนั้นเป็นความลึกลับทางวิทยาศาสตร์มายาวนาน หลับสนิทอย่างแน่นอนรู้สึกดี แต่มันไม่สมเหตุสมผล - ทำไมเราควรใช้เวลาหนึ่งในสามของชีวิตของเราผ่านไป?

ในการศึกษาที่เผยแพร่ในวันอังคารที่ การสื่อสารทางธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าพวกเขาทราบสาเหตุว่าทำไมในระดับเซลล์หน้าที่หลักของการนอนหลับคือการต่อสู้กับความเสียหายของดีเอ็นเอของเซลล์ประสาทที่สะสมในระหว่างตื่นนอน การนอนหลับช่วยให้เซลล์ประสาททำการบำรุงรักษา DNA ที่มีประสิทธิภาพซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นต่อชีวิตที่มีสุขภาพดี: นักวิทยาศาสตร์ทราบแล้วว่าการนอนหลับน้อยลงหมายถึงความอ่อนแอความวิตกกังวลความหงุดหงิดและสุขภาพไม่ดี แต่ตอนนี้พวกเขาใกล้ชิดกับการทำความเข้าใจอย่างแท้จริง

“ เราพบการเชื่อมโยงเชิงสาเหตุระหว่างการนอนหลับการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมกิจกรรมของเซลล์ประสาทและความเสียหายของดีเอ็นเอและการซ่อมแซมที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับสรีรวิทยาของสิ่งมีชีวิตทั้งปวง” Lior Appelbaum ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Ph.D. กล่าวเมื่อวันอังคาร “ การนอนหลับให้โอกาสในการลดความเสียหายของ DNA ที่สะสมในสมองระหว่างตื่นตัว”

Applebaum และทีมของเขาตรวจสอบว่าการนอนหลับเชื่อมโยงกับการบำรุงรักษานิวเคลียร์โดยการตรวจสอบสิ่งมีชีวิตที่ใช้บ่อยที่สุดอย่างหนึ่งสำหรับการศึกษาทางพันธุกรรมและการพัฒนา: zebrafish เซโบริชโปร่งใสเหล่านี้ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้โครโมโซมในเซลล์ประสาทของพวกเขามีแท็กเคมีที่มีสีสัน ในขณะที่ปลาตื่นและหลับนักวิทยาศาสตร์สังเกตการเคลื่อนไหวของ DNA และโปรตีนนิวเคลียร์ภายในปลาด้วยกล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูงซึ่งสามารถเห็นได้ในวิดีโอด้านบน

พวกเขาเห็นว่าเมื่อปลาตื่นขึ้นโครโมโซมก็ไม่ทำงานและ DNA ที่แตกหักก็สะสมอยู่ในเซลล์ประสาท อย่างไรก็ตามเมื่อปลาหลับลงโครโมโซมก็เริ่มทำงานมากขึ้นและความเสียหายของดีเอ็นเอที่สะสมได้เริ่มซ่อมแซม การวิเคราะห์ลำดับต่อมายืนยันว่าเพื่อที่จะทำการบำรุงรักษานิวเคลียร์เซลล์ประสาทเดี่ยวต้องการสัตว์ที่จะเข้านอน

การสะสมของความเสียหายของดีเอ็นเอกล่าวว่า Appelbaum คือ“ ราคาของความตื่นตัว” ในช่วงที่ตื่นตัวโครโมโซมจะทำงานน้อยลงทำให้พวกมันเสี่ยงต่อการถูกทำลายของดีเอ็นเอที่เกิดจากรังสีความเครียดจากอนุมูลอิสระและกิจกรรมของเซลล์ประสาท กิจกรรมโครโมโซมที่หลับสนิทเริ่มต้นและประสานการบำรุงรักษานิวเคลียร์ภายในเซลล์ประสาทแต่ละตัวช่วยให้สมองได้รับการซ่อมแซมในขณะที่ไม่ได้ใช้เท่าที่เป็นในระหว่างวัน

“ มันเหมือนหลุมบ่อบนถนน” Applebaum กล่าว “ ถนนสะสมการสึกหรอโดยเฉพาะในช่วงเวลาเร่งด่วนกลางวันและสะดวกที่สุดและมีประสิทธิภาพในการซ่อมในตอนกลางคืนเมื่อมีการจราจรน้อย”

โดยปกติเรารู้ว่าการนอนหลับคืนที่ดีสามารถฟื้นฟูได้ ตอนนี้ดูเหมือนว่าสมองจะได้รับการซ่อมแซมเชิงปริมาณเช่นกันทำให้สามารถซ่อมแซมความเสียหายของวันได้ตามธรรมชาติ

บทคัดย่อ:

การนอนหลับเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสัตว์ทุกชนิดที่มีระบบประสาท อย่างไรก็ตามการทำงานของเซลล์หลักของการนอนหลับนั้นไม่เป็นที่รู้จักและไม่มีเครื่องหมายโมเลกุลที่อนุรักษ์ไว้เพื่อกำหนดการนอนหลับข้ามสายเลือด การถ่ายภาพตามเวลาของเครื่องหมายโครโมโซมในเซลล์เดียวของ zebrafish สดเปิดเผยว่าการนอนหลับเพิ่มการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมในเซลล์ประสาทส่วนบุคคล แต่ไม่ได้อยู่ในเซลล์อีกสองประเภท การควบคุมการนอนหลับการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมกิจกรรมของเซลล์ประสาทและการแบ่ง DNA แบบสองเท่า (DSBs) แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมต่ำและจำนวน DSBs สะสมในช่วงตื่นตัว ในทางกลับกันการนอนหลับจะเพิ่มการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมซึ่งจำเป็นในการลดปริมาณ DSB ผลลัพธ์เหล่านี้สร้างการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมเป็นเครื่องหมายที่มีศักยภาพในการกำหนดเซลล์นอนหลับเดี่ยวและเสนอว่าฟังก์ชันการฟื้นฟูของการนอนหลับคือการบำรุงรักษานิวเคลียร์