• Tuesday June 18,2019

Pentru a descoperi punctul de somn, oamenii de stiinta cresc muștele care dau din cap la cerere

Anonim

Vestea bună pentru toți noii părinți este că oamenii de știință au găsit o modalitate de a trimite persoane direct la somn prin apăsarea termostatului. Vestea proastă este că nu funcționează decât în ​​muște. Din păcate, această tehnică nu va rezolva nopțile fără somn ale oricui, dar ar putea să ne spună ceva despre motivul pentru care dormim deloc.

Fiecare animal, sau cel puțin unul cu un creier, trebuie să doarmă, dar încă nu este clar de ce. William Dement, care a studiat somnul timp de șase decenii, a spus odată: "Din câte știu, singurul motiv pentru care trebuie să dormim este într-adevăr, într-adevăr solid, deoarece suntem somnici". Ca Daniel Bushey de la Universitatea din Wisconsin scrie, "Sleepul este probabil singurul comportament major în căutarea unei funcții".

În mod tradițional, oamenii de știință au încercat să deducă rolul somnului, uitându-se la ceea ce se întâmplă atunci când animalele nu-i ajung destul. Dar privarea de somn provoacă un dezastru asupra corpului și este un instrument blunt pentru înțelegerea funcției de somn. Jeffrey Donlea de la Universitatea Washington a adoptat o abordare mai rafinată. El a crescut mustele care pot fi trimise la somn la cerere și le-a folosit pentru a arăta cum somnul mărește capacitatea noastră de a forma amintiri de durată.

Donlea a lucrat cu proteine ​​asemănătoare porților, numite canale de sodiu, și le-a modificat astfel încât să fie mereu deschise. Când a implantat aceste porți în neuronii de zbor, au început să tragă în mod constant, iar Donlea a observat că unele dintre muște au adormit mult mai mult decât colegii lor. Studiind creierul acestor traverse grele, el a văzut că porțile deschise s-au îngrămădit în jurul unui mic grup de neuroni într-o zonă numită corpul dorsal în formă de ventilator. Pare a fi un centru de control pentru somn.

Donlea a folosit apoi un canal de sodiu ușor diferit, care se deschide doar la o temperatură fixă ​​de 31 de grade Celsius. El a implantat aceste porți sensibile la căldură în corpurile în formă de ventilator, iar când a aprins căldura, muștele i-au adormit (a se vedea tubul potrivit din videoclipul de mai jos ). Au încetat să se miște și nu răspundeau. Acestea ar putea fi trezite de un puls de lumină strălucitoare sau de o agitare fermă și au luat mai mult timp să adoarmă dacă ar fi avut o doză de cafeină.

Corpul dorsal în formă de ventilator este implicat în mișcare și memorie, așa că Donlea dorea să vadă dacă ar putea îmbunătăți amintirile muștelor sale, trimițându-le să doarmă după ce au învățat. Pe măsură ce zboară (sau oameni) trece prin ziua de veghe, neuronii lor răspund la experiențe noi prin crearea de conexiuni (sinapse) între ele. Acesta este modul în care aceștia (și noi) învățăm.

Dar există limite. Fiecare sinapsă nouă ocupă mai mult spațiu și mai multă energie. Vine un moment în care barajul de experiențe saturează capacitatea creierului de a crea noi sinapselor. Zborul pur și simplu nu mai poate învăța nimic. De exemplu, Donlea a arătat că mediile sociale bogate - cum ar fi blocate într-un grup de 90 de muște - pot duce creierul la saturație mai repede decât în ​​izolare.

Dar există o cale de muște pentru a face față acestui plafon de învățare - somn. Potrivit unor ipoteze populare, somnul dă timpului creierului să redea evenimentele din ziua precedentă, să integreze noi informații cu cele vechi și să producă amintiri mai bune pe termen lung. Creierul de dormit are, de asemenea, șansa de a îndepărta toate sinpazele nou-născute, păstrând doar cele care sunt cele mai utile. Ca un sculptor adăugând bulgări de lut și apoi formându-le în formă, creierul construiește zeci de sinapsă atunci când suntem treji și apoi le pasează când dormem.

Aceasta înseamnă că, cu cât un animal învață mai mult, cu atât mai mult trebuie să doarmă și cu atât mai mare este beneficiile când se trezește. Unii oameni de știință au găsit atât de mult studiind modelele de somn în muștele normale. Indira Ganguly-Fitzgerald a constatat că timpul care zboară în timpul adormirii crește cu cantitatea de experiență acumulată în timp ce se trezește. Cei care zboară social dorm de două ori mai mult decât cei aflați în izolare și află mai multe informații.

Acum, Donlea a confirmat aceste rezultate cu insectele sale la cerere. El a expus muștele de sex masculin altor bărbați care au fost modificați ca să miroasă ca femelele. Masculii sunt condusi sa se imperecheze cu impostorii, dar dupa cateva respingeri, incearca curand sa nu deranjeze. Dacă Donlea și-a pus muștele prin antrenamentul de curte, după ce le-a adăpostit în grupuri copleșitoare de 90 de ani, a constatat că le-au uitat curând lecțiile. Cu toate acestea, dacă le-a trimis să doarmă câteva ore după antrenament, își amintesc ce învățaseră.

Aceasta susține ideea că somnul permite creierului să facă față saturației sinaptice, prin înlăturarea exceselor unei experiențe intense de trezire. Un al doilea grup de oameni de știință condus de Daniel Bushey a găsit ceva similar. Ei au arătat că neuronii de zbor generează, într-adevăr, mai multe sinapse atunci când insectele sunt treaz și acest număr cade doar atunci când li se permite să doarmă.

Donlea și-a testat, de asemenea, muștele cu izbucniri ușoare de antrenament de curte. În mod normal, acestea produc doar amintiri pe termen scurt, care se estompează după câteva ore. Dar dacă muștele au avut un pui de somn după antrenament, au dezvoltat amintiri pe termen lung pentru bărbații ciudați-mirositori care au durat zile întregi. Aceasta susține ideea că somnul ajută la consolidarea amintirilor.

Acesta este doar începutul. Permițând oamenilor de știință să controleze timpul și durata somnului, muștele lui Donlea ar trebui să deschidă calea pentru tot felul de noi experiențe fascinante.

Referință: Donlea, Thimgan, Suzuki, Gottschalk & Shaw. 2011. Inducerea somnului prin telecomandă facilitează consolidarea memoriei în Drosophila. Ştiinţă. //dx.doi.org/10.1126/science.1202249

Mai multe despre somn:

  • Punctul de somn, sau, Fructe zboară vis de oaie cu șase picioare?
  • Chiar și fără practică, somnul îmbunătățește memoria mișcărilor
  • Amintirile pot fi întărite în timp ce dormim prin furnizarea declanșatorilor potriviți
  • Neuronii individuali merg să doarmă în timp ce șobolanii stau treji
  • A dormi - modul în care somnul REM stimulează rezolvarea problemelor creative
  • Să doarmă, să poată să viseze, să-și amintească


Articole Interesante

Oamenii de stiinta creeaza prima bacterie sintetica care arata ca Craig Venter

Oamenii de stiinta creeaza prima bacterie sintetica care arata ca Craig Venter

Într-o mișcare care a fost salutată ca una dintre cele mai mari descoperiri științifice ale secolului, un grup de oameni de știință au creat o bacterie sintetică care arată ca Craig Venter. Echipa a sintetizat artificial un genom în laborator și a introdus-o într-o celulă bacteriană goală, care a remodelat imediat peretele său exterior într-o imagine a feței lui Venter. "Înainte de

Rezistența la malargie în Cambodgia ridică temerile unui parazit super

Rezistența la malargie în Cambodgia ridică temerile unui parazit super

Malaria în Cambodgia devine din ce în ce mai rezistentă la unul dintre cele mai puternice tratamente anti-malarie disponibile, potrivit unui studiu publicat în New England Journal of Medicine . Acest lucru ar putea provoca literalmente milioane de decese, deoarece malaria, deja cea de-a treia cea mai periculoasă boală infecțioasă din lume, nu răspunde la căile de atac care odată s-au dovedit eficiente împotriva bolii. Medicament

Reducerea drastică a zahărului din sânge ar putea afecta diabetul zaharat

Reducerea drastică a zahărului din sânge ar putea afecta diabetul zaharat

La o întâlnire științifică a Asociației Americane a Diabetului în acest weekend, cercetătorii au avut niște știri dezamăgitoare și unele dezordonate. Două studii noi au arătat că, contrar așteptărilor, reducerea drastică a nivelurilor de zahăr din sânge la pacienții diabetici nu a făcut nimic pentru a reduce riscul de apariție a bolilor de inimă și a accidentelor vasculare cerebrale. În cel mai neliniștit r

Un mouse deschis

Un mouse deschis

Acum câteva luni am ajuns în mașină și am condus spre nord până am ajuns într-o clădire remarcabilă, plină cu câteva milioane de șoareci. La laboratorul Jackson din Bar Harbor, Maine, oamenii de stiinta studiaza soareci pentru a intelege mai multe mistere ale geneticii si medicinei. Dar am fost deosebit de curios în legătură cu un proiect pe care l-au lansat recent: o încercare de a înțelege câte gene care lucrează împreună dau naștere unor trăsături complexe. Atunci când aceste trăsă

Ceea ce Gorila Poop dezvăluie despre propria noastră dietă nedorită

Ceea ce Gorila Poop dezvăluie despre propria noastră dietă nedorită

Cercetătorii care analizează microbii intestinelor din gorile și alte primate au găsit schimbări sezoniere care subliniază cât de mult lipsește din dieta umană modernă - și de ce contează. Chiar acum, găzduiți propriul dvs. ecosistem special. Milioane de microbi trăiesc viețile lor pe pielea ta și în fiecare colț și șuvoi, în special în intestinul tău, unde fac o mulțime de sarcini esențiale. Un fel de gospodine mici

Observatorul energiei: În jurul lumii privind energiile regenerabile

Observatorul energiei: În jurul lumii privind energiile regenerabile

Timp de peste două decenii, producătorul documentar francez Jerome Delafosse, în vârstă de 45 de ani, sa scufundat în oceane din întreaga lume pentru a filma viața marină și este încântat de următoarea expediție - deasupra apei. În această primăvară, el va servi ca explorator șef la bordul Observatorului de Energie , o barcă alimentată de soare, vânt și hidrogen. Într-o primă încercar