Nature: Редкие нейроны коры могут переводить мозг из бодрствования в сон

Ученые обнаружили в коре головного мозга редкие нейроны, которые могут способствовать наступлению сна. Исследование показало, что кора не просто переходит в состояние покоя под воздействием расположенных глубже структур мозга, а сама способна запускать и синхронизировать активность, характерную для сна. Работа исследователей под руководством Ренаты Батисты-Брито из Медицинской школы Икана при госпитале Mount Sinai опубликована в журнале Nature.

Речь идет о нейронах Sst-Chodl, которые составляют лишь около 0,2% всех нейронов коры. В отличие от большинства тормозных нейронов, взаимодействующих преимущественно с соседними клетками, они имеют дальние связи и поэтому способны влиять на активность больших участков коры.

Исследователи изучали работу этих нейронов у мышей. В состоянии бодрствования клетки Sst-Chodl оставались преимущественно неактивными. По мере того как животные начинали засыпать и переходили в глубокий медленный сон, активность этих нейронов возрастала одновременно с появлением в коре медленных и синхронных ритмов, характерных для сна.

Однако ученые установили, что нейроны не просто реагируют на наступление сна. Когда исследователи искусственно активировали клетки Sst-Chodl, электрическая активность в неокортексе становилась более медленной и синхронной, приобретая характерные для сна признаки. Такая стимуляция также заставляла мышей легче засыпать и увеличивала продолжительность их сна.

По словам Батисты-Брито, это указывает на то, что данные нейроны могут участвовать непосредственно в переходе мозга от бодрствования ко сну, а не только активироваться уже после его наступления.

Особый интерес ученых вызвало то, что Sst-Chodl-нейроны сохраняются в ходе эволюции на протяжении сотен миллионов лет. Их обнаруживали у земноводных, рептилий и млекопитающих, включая человека. При этом их роль в организме до сих пор оставалась малоизученной. Эксперименты на мышах показали их участие в синхронизации активности коры и регуляции сна, однако пока неизвестно, выполняют ли они такую же функцию у людей.

Исследователи также предполагают, что эти нейроны могут каким-то образом реагировать на нарастающую потребность мозга во сне. Во время бодрствования так называемое давление сна постепенно увеличивается, однако пока нет данных о том, способны ли клетки Sst-Chodl определять этот сигнал или обеспечивать переход мозга ко сну в ответ на него.

Открытие может помочь изучить механизмы нарушений сна при различных неврологических, нейроразвивающих и психических заболеваниях, включая болезнь Альцгеймера и расстройства аутистического спектра. Ученым еще предстоит выяснить, изменяется ли работа этих нейронов при нарушениях сна и может ли сбой в их работе способствовать развитию таких состояний.