Ученые заглянули в мозг к дремлющим рыбкам данио и обнаружили поразительно знакомые модели активности

Как оказалось, у животных во время сна в головном мозге происходят аналогичные процессы, что и у человека. Это позволит лучше понять эволюцию сна наших предков и биологические функции засыпания.

Что такое сон?

Дать однозначный ответ на этот вопрос невозможно, поскольку он полностью еще не изучен. Несмотря на высокий уровень развития науки и техники, многие биологические процессы, протекающие в человеческом мозгу, остаются тайной. Что касается сна, то известно, что это естественное состояние организма, при котором у человека снижаются реакции на любые события, происходящие в окружающем мире. Оно присуще не только людям, но и всем живым организмам, населяющим нашу планету.

Чтобы хоть немного приблизиться к пониманию сна, ведущие институты и ученые не прекращают работы по его изучению. При этом во время ночного отдыха у людей на подсознательном уровне могут формироваться различные образы и картинки, которые они помнят после пробуждения. К сожалению, данный вопрос также является одной из самых больших тайн в онейрологии.

Современные методы исследования сна

Команда ученых из Калифорнийского университета решила по-новому подойти к проблеме. В процессе исследований были использованы самые современные и передовые технологии и наработки. В частности, при наблюдении за спящими рыбами данио был задействован метод нейровизуализации. Он показал, что во время засыпания и сна у животных наблюдаются аналогичные признаки, как и у людей: быстрые движения зрачков, а также фаза быстрого и медленного сна. Это дает весомые основания для выдвижения некоторых теорий, которые ранее считались абсурдными.

Так, например, ученые пришли к выводу, что цикличность сна начала развиваться у людей более 450 миллионов лет назад. Таким образом были полностью разрушены все стереотипы и существующие теории, а также установлены новые стандарты в изучении сна. Но некоторые специалисты не согласны с выдвинутым мнением. Ведь нельзя проводить одну аналогию между млекопитающими, земноводными, птицами и людьми.

Инновационные методы исследования

Ведущий нейробиолог из Стэнфордского университета Луис Леунг построил специальный микроскоп, позволяющий изучать сон посредством нейровизуализации, который позволил вывести исследовательские работы на совершенно новый уровень. Большая часть тела живых существ управляется сложной системой нервных волокон. Когда они активны, в них повышается уровень кальция. Для отслеживания любых происходящих изменений данио был введен особый белок, меняющий цвет на зеленый. Таким образом ученые смогли отследить, какие области тела остаются активны во время сна. Данный метод хорош тем, что он исключает необходимость вскрывать животных хирургическим путем или вводить в них электроды. Он сочетает в себе высокую информативность и безопасность.

Внутри мозга спящих рыбок

В Вашингтонском университете при изучении сна наблюдали за рыбками. Их предварительно обезвоживали, после чего вводили желатиновое вещество под микроскопом и изучали биологические и физические процессы, протекающие у них во время сна. Основное внимание уделялось мозговой и мышечной активности, частоте сердцебиения и движению зрачков.

Таким образом ученым удалось буквально "заглянуть" в мозг спящих рыбок и понять, что в нем происходит во время отдыха. Были выявлены паттерны, напоминающие фазу длинного и короткого сна, которые присущи людям. Эти модели наблюдались и у рыб, лишенных сна на протяжении длительного периода, но их было намного больше. Помимо этого у подопытных наблюдалось сокращение сердцебиения в два раза и расслабление мышц. Все это присуще и нам с вами, когда мы спим.

Как спят животные?

Представители отдельных видов обладают определенными характерными повадками. Из этого следует, что и спят они не одинаково. Поэтому при изучении сна нельзя сравнивать различных животных. В частности, это связано еще и с тем, что рыбы и млекопитающие находятся на различном уровне эволюционного развития. Сон присущ всем животным, но он сильно варьируется у млекопитающих. В зависимости от вида, его продолжительность может быть от 3 до 20 часов.

Отличается и цикличность. Так, например, фаза быстрого сна есть у большинства млекопитающих, в то время как она отсутствует практически у всех китообразных. При этом ученым удалось установить, что взрослые и молодые особи одного вида отдыхают совершенно по-разному. Все это действительно указывает на то, что сон эволюционирует абсолютно у всех живых организмов. Это существенно расширяет представление о его природе и задает новые стандарты для последующих исследований.

Будущее сна

В целом научное сообщество настроено очень оптимистично по отношению к сделанным открытиям. Большинство отмечает высокую эффективность и большие возможности за методом нейровизуализации. То, что он позволил выявить нейронные сигнатуры у спящих рыб, просто потрясающе. Ранее было невозможно изучать сон в столь большом масштабе. Всего несколько лет назад теории базировались исключительно на предположениях и догадках, а сегодня они подкреплены конкретными фактами.

Сделанные открытия будут очень полезны во многих областях науки, а особенно в медицине. Например, их можно использовать для разработки новых медикаментозных препаратов, предназначенных для борьбы с хроническим недосыпанием и некоторыми другими заболеваниями.

Заключение

Сходство сна у людей и животных просто поражает. Знание этого и понимание всех биологических процессов, происходящих в отдельных отделах головного мозга и в организме в целом, позволит существенно расширить представление о многих естественных состояниях. Но ученым еще предстоит проделать огромную работу. И остается только догадываться, какие еще открытия им удастся сделать в процессе исследований.