Фотопигмент регулирует сон

Фотопигмент регулирует сон

Несколько лет назад ранее неизвестный фотопигмент, меланопсин, был обнаружен в новой группе глаз . Группа немецких ученых обнаружила, что с помощью этого фотопигмента он помогает в лечении циркадных ритмов (биологических часов), регулировать циклы бодрствования и сна.

Несколько лет назад в глазу была обнаружена новая группа ганглиозных клеток, которые использовали неизвестный до сих пор фотопигмент меланопсин для передачи световой информации. Эти рецепторы обладают прямой светочувствительностью и не участвуют в процессе зрения.

Через ретино-гипоталамический тракт они соответствуют биологическим часам человека, супрахиазматическому ядру . Это так называемое супрахиазматическое ядро ??- область размером около 0,8 мм в вентральном гипоталамусе, которая считается локализованными биологическими часами у млекопитающих, регулирующими циркадные ритмы.

Эти рецепторы также связаны с другими структурами гипоталамуса и таламуса, включая вентролатеральное преоптическое ядро, которое играет важную роль в регуляции циклов сна и бодрствования.

Как уже было установлено, меланопсин необходим для обеспечения достаточной продолжительности и хорошего качества сна. Кроме того, оказывается, что без меланопсина свет нарушает естественное влечение ко сну. Эти открытия могут создать основу для инноваций в области светотерапии, в лечении циркадных нарушений сна, а также в поиске ответов на многие клинические вопросы, а также вопросы, связанные с медициной труда.

Между тем передача световой информации меланопсином и его влияние на циркадные ритмы у людей хорошо изучены. Однако прямое влияние света добавляется к влиянию на циркадные ритмы, и в этом контексте роль меланопсина еще полностью не изучена.

Команда под руководством Цая Дж. У., Ганнибала Дж., Хагивара Дж. Изучала прямое влияние света на сон, бодрствование и частотный спектр при электрокортикографии у двух отдельных групп мышей: мышей с нокаутом * и контрольных мышей.

Обе группы мышей подвергаются воздействию 4 факторов. С одной стороны, они наблюдаются в стандартных условиях - 12 часов света и 12 часов темноты, с другой - через 3 часа после наступления темной фазы - 1-часовое воздействие света соответственно. Через 3 часа после начала световой фазы следовало 1-часовое пребывание в темноте, и в течение 24 часов мышей случайным образом распределяли по световым и темным условиям по 1 часу каждая.

Результаты : В отличие от контрольных мышей, нокаутные мыши не вызывали сна при воздействии света во время темной фазы. Настоящее исследование доказывает это и объясняет, что в это время суток меланопсин необходим для прямого воздействия светового сигнала на сон. При воздействии на мышей с нокаутом в темноте во время светлой фазы пробуждение мышей с нокаутом задерживается, но все еще доступно.
Чередующееся почасовое воздействие света и темноты показывает, что нокаутные мыши демонстрируют ограниченную реакцию на световой сигнал в течение своего обычного времени активности (темная фаза), но не во время их обычного времени сна (светлая фаза). Во время этого эксперимента наблюдалось еще одно интересное изменение в поведении мышей с нокаутом. По сравнению с контрольными мышами они спали на 1 час меньше в день, а интенсивность их тета- и гамма-ритмов (признаки бодрствования и активности) была увеличена. В принципе, это приводит к повышенной потребности во сне, о чем свидетельствует увеличение дельта-активности.

Однако мыши с нокаутом демонстрируют ограниченную дельта-активность по сравнению с контрольными мышами, даже когда была предпринята попытка увеличить потребность во сне путем его преднамеренного лишения.

Заключение: прямой световой сигнал, по-видимому, передается комбинацией меланопсин-содержащих ганглиозных клеток сетчатки и конических и палочковидных клеток. Чувствительность последнего колеблется в разное время дня, что, по-видимому, компенсирует меланопсин. Предполагается, что у человека передача прямого светового сигнала происходит с помощью меланопсина. Меланопсин показывает максимальную спектральную чувствительность в синем спектре (около 480 нм) и, таким образом, отличается от колбочек / палочек. Наибольшая светочувствительность человеческого цикла бодрствования и сна также попадает в этот диапазон.

Неожиданные результаты о роли меланопсина в регуляции сна. Независимо от времени суток и количества света, недостаток меланопсина приводит к снижению качества и продолжительности сна, с одной стороны, а с другой - к снижению способности компенсировать недостаток сна - и то, и другое вызвано: невозможность полноценного сна. Оба активирующих сон нейрона в передней части гипоталамуса виноваты как в остром, индуцированном светом стимулировании сна, так и в его влиянии на регуляцию сна. Иммуногистохимические исследования показывают, что меланопсин необходим для регулирования их активности.

Изучение различных функций, в которых участвует меланопсин, будь то его влияние на циркадные ритмы, прямые световые сигналы или регуляцию сна, обеспечит основу как для клинического применения, так и для исследований в области медицины труда. Если будет показано, что механизмы, обнаруженные в организме животных, действуют таким же образом у людей, меланопсин будет рассматриваться как возможный помощник в лечении нарушений циркадного ритма, таких как. десинхрония (нарушение синхронизации между механическими и биологическими часами) и регулирование циклов бодрствования и сна.

Зависимость циркадных ритмов от прямого светового сигнала может стать основой для создания новых концепций в области светотерапии. Исследования на людях уже показали, что коротковолновый свет (460 нм) повышает бдительность и продуктивность людей - новое начало, которое может помочь в разработке инноваций для достижения большей безопасности и эффективности. На работе, когда дело доходит до выполнения работы в темное время суток. или для монотонных действий по мониторингу и контролю.


Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен

Поделись публикацией

Самые популярные публикации


Следи за нами в социальных сетях