حالت خواب در مغز چگونه ایجاد میشود؟

به گزارش مجله خبری نگار/جماران؛ به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، انسان یک سوم عمرش را می‌خوابد، اما محرک بیولوژیکی ورای خواب همچنان ناشناخته بوده است. محققان با وجود چند دهه تحقیق برای شناسایی دلیل فیزیکی و دقیق آنکه چرا مغز نیاز به استراحت دارد، با چالش رو‌به‌رو بوده‌اند.

اکنون پژوهش جدید دانشگاه آکسفورد احتمالا این دلیل را یافته است. محققان متوجه شده‌اند فشار برای خوابیدن احتمالا به اعماق سلول‌های مغز مربوط است و از واحد‌های نیروی کوچکی به نام میتوکندریا سرچشمه می‌گیرد. این ساختار‌ها که مسئول تبدیل اکسیژن به انرژی هستند، زمانی که بیش از حد فعال می‌شوند، به نظر می‌رسد یک زنگ خطر داخلی را به صدا درمی‌آورند.

گروهی از پژوهشگران به رهبری پروفسور گیرُ میزن‌بک و دکتر رافائله سارناتارو کشف کردند تجمیع فشار الکتریکی داخل میتوکندری‌ها در برخی سلول‌های مغزی به عنوان یک سیگنال برای آغاز خواب عمل می‌کند. پژوهش مذکور روی مگس‌های میوه خوار انجام شد و نشان داد هنگامیکه میتوکندری‌ها بیش از حد شارژ می‌شوند، الکترون از آنها نشت می‌کند. زمانیکه این روند اتفاق می‌افتد، آنها مولکول‌های واکنش پذیری می‌سازند که به سلول‌ها آسیب می‌رساند.

این نشتی الکترون چیزی به عنوان گونه‌های فعال اکسیژن (Reactive Oxygen Species) تولید می‌کند که محصولات جانبی‌ای هستند که مقدار زیاد آنها ممکن است ساختار‌های سلولی را تخریب کند.

به نظر می‌رسد مغز با آغاز کردن خواب نسبت به این بی توازنی واکنش نشان می‌دهد و به سلول‌ها فرصتی می‌دهد تا قبل از آنکه آسیب گسترده شود، خود را مجدد تنظیم کنند.

محققان متوجه شدند نورون‌های خاصی مانند قطع کننده مدار عمل می‌کنند. این سلول‌ها میزان نشت الکترون را اندازه‌گیری و وقتی فشار از حد معینی فراتر می‌رود، واکنش خواب را فعال می‌کنند. پژوهشگران با دستکاری جریان انرژی در این نورون‌ها، چه با افزایش و چه کاهش انتقال الکترون، توانستند به طور مستقیم مدت زمان خواب مگس‌ها را کنترل کنند.

آنها حتی توانستند ورودی‌های معمول سیستم را دور بزنند و با استفاده از پروتئین‌های میکروبی، الکترون‌ها را با انرژی نور جایگزین کردند. نتیجه این فرایند همچنان یکسان بود: انرژی بیشتر، نشت بیشتر، خواب بیشتر.

پروفسور میزن‌بک در این باره می‌گوید: هدف ما فهمیدن این بود که خواب برای چیست و چرا اصلاً احساس نیاز به خواب می‌کنیم.

همچنین یافته‌های مذکور احتمالا نشان می‌دهد چرا متابولیسم و خواب رابطه نزدیکی دارند. حیوانات کوچکی که اکسیژن بیشتری به ازای هر گرم از وزن بدنشان مصرف می‌کنند، بیشتر می‌خوابند و عمر کوتاه تری دارند.

در این میان افرادی که دچار اختلالات میتوکندریایی هستند، اغلب بدون انجام فعالیت جسمانی نیز خستگی شدید را تجربه می‌کنند. این مکانیزم جدید می‌تواند توضیح احتمالی برای این موضوع ارائه دهد.