Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης ανακάλυψαν τι προκαλεί έναν διακόπτη, να «γυρίσει» το μυαλό μας και να μας ξυπνήσει. Η ανακάλυψη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, μας φέρνει πιο κοντά στην κατανόηση του μυστηρίου του ύπνου.
Ο ύπνος διέπεται από δύο συστήματα, το κιρκάδιο ρολόι και τον ομοιοστατικό ύπνο. Ενώ το κιρκάδιο ρολόι είναι αρκετά κατανοητό, πολύ λίγα είναι γνωστά για τον ομοιοστατικό ύπνο.
Ο καθηγητής Gero Miesenböck, στου οποίου το εργαστήριο διεξήχθη η νέα έρευνα, εξήγησε: «Το κιρκάδιο ρολόι μας επιτρέπει να αναμένουμε προβλέψιμες αλλαγές στο περιβάλλον μας, που προκαλούνται από την περιστροφή της Γης. Ως εκ τούτου, σιγουρεύεται ότι κοιμόμαστε, αλλά δεν μιλάει για το μυστήριο του γιατί εξαρχής χρειαζόμαστε τον ύπνο. Αυτή η εξήγηση είναι πιθανό να έρθει από την κατανόηση του δεύτερου ελεγκτή που ονομάζεται ομοιοστατικός ύπνος. Η ομοιόσταση μετρά κάτι, -και δεν ξέρουμε τι είναι αυτό το κάτι-, που συμβαίνει στον εγκέφαλό μας, ενώ είμαστε ξύπνιοι, και όταν αυτό το κάτι χτυπά ένα ορισμένο όριο, πάμε για ύπνο. Το σύστημα μηδενίζεται κατά τη διάρκεια του ύπνου, και ο κύκλος αρχίζει εκ νέου όταν ξυπνάμε».
Η ομάδα μελέτησε τον ομοιοστατικό ύπνο στον εγκέφαλο μυγών των φρούτων, (το ζώο που παρείχε, επίσης, τις πρώτες πληροφορίες σχετικά με την κιρκάδια χρονομέτρηση, περίπου πριν 45 χρόνια). Κάθε μύγα έχει περίπου δύο δωδεκάδες νευρώνων ύπνου, κύτταρα του εγκεφάλου που βρίσκονται επίσης σε άλλα ζώα και πιστεύεται ότι υπάρχουν και στους ανθρώπους. Αυτοί οι νευρώνες μεταφέρουν την έξοδο του ομοιοστατικού ύπνου: Εάν οι νευρώνες είναι ηλεκτρικά ενεργοί, η μύγα κοιμάται, και όταν είναι σιωπηλοί, η μύγα είναι ξύπνια.
Για να ενεργοποιήσει τους νευρώνες η ομάδα στηρίχθηκε σε μια τεχνική που ονομάζεται optogenetics, που ανακαλύφθηκε από τον Miesenböck το 2002, στην οποία παλμοί φωτός χρησιμοποιούνται για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση της δραστηριότητας των εγκεφαλικών κυττάρων. Στην παρούσα έρευνα, η optogenetics χρησιμοποιήθηκε για να διεγείρει την παραγωγή της ντοπαμίνης.
Στους ανθρώπους, τα φάρμακα που δρουν ως ψυχοδιεγερτικά (όπως η κοκαΐνη) αυξάνουν τα επίπεδα της ντοπαμίνης στον εγκέφαλο, και αυτό το αποτέλεσμα παρατηρήθηκε επίσης στις μύγες. Όταν το ντοπαμινεργικό σύστημα ενεργοποιήθηκε, οι νευρώνες που ελέγχουν τον ύπνο πάγωσαν και η μύγα ξύπνησε. Αν η ομάδα σταματούσε την παράδοση ντοπαμίνης και περίμενε λίγο, ο νευρώνας του ύπνου γυρνούσε πίσω στην ηλεκτρικά ενεργή κατάσταση και η μύγα ξανακοιμόταν.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν, ότι όταν οι νευρώνες, που ελέγχουν τον ύπνο είναι ηλεκτρικά ενεργοί, ένα κανάλι ιόντων διατηρείται στο εσωτερικό. Το κανάλι αυτό, το ονόμασαν Sandman. Τα κανάλια ιόντων ελέγχουν τα ηλεκτρικά ερεθίσματα, μέσω των οποίων τα κύτταρα του εγκεφάλου επικοινωνούν. Όταν η ντοπαμίνη είναι παρούσα, προκαλεί το Sandman να κινηθεί προς το εξωτερικό του κυττάρου. Το Sandman τότε ουσιαστικά βραχυκυκλώνει τους νευρώνες και τους σβήνει, οδηγώντας σε εγρήγορση.
Ο Miesenböckτόνισε: «Το μεγάλο ερώτημα σε όλα αυτά είναι το εξής: τι είναι το ισοδύναμο της θερμοκρασίας σε αυτό το σύστημα; Με άλλα λόγια, τι μετράει ο ομοιοστατικός ύπνος; Αν ξέραμε την απάντηση, θα ήμασταν κατά ένα γιγαντιαίο βήμα πιο κοντά, στην διαλεύκανση του μυστηρίου του ύπνου».
