Mokslininkai į pailgose smegenyse esančią nervų ląstelių grupę įvedė optogeninį jungiklį, kuris leido panaudojant lazerio šviesą aktyvuoti ar deaktyvuoti tam tikrus neuronus. Aktyvavus šiuos neuronus, pelė per kelias sekundes panirdavo į aktyvaus miego (REM) fazę. Šios greitu akių judėjimu pasižyminčios žinduolių miego fazės metu taip pat suaktyvėja smegenų žievė ir buvo visiškai paralyžiuoti griaučių raumenys. Manoma, kad taip įvyksta tam, kad mes savo judesiais neatkartotume to, ką sapnuojame.
Deaktyvavus minėtus neuronus, pelės gebėjimas panirti į REM miego fazę sumažėdavo arba visai išnykdavo.
„Iki šiol žmonės manė, kad ši sritis pailgosiose smegenyse yra susijusi tik su griaučių raumenų paralyžiumi REM miego fazės metu, – sakė tyrimui vadovavęs Kalifornijos universiteto molekulinės ir ląstelių biologijos profesorė Yang Dan. – Mes išsiaiškinome, kad šie neuronai sužadino visus REM miego fazės aspektus, įskaitant ir raumenų paralyžių ir tipinį smegenų žievės suaktyvėjimą, dėl kurio smegenys atrodo aktyvesnės nei ne REM fazės metu.“
Nors anksčiau buvo nustatyta, kad smegenų kamiene ir pagumburyje esantys kitų tipų neuronai turi įtakos REM fazei, Y. Dan sakė, kad „dėl itin staigaus REM fazės sukėlimo (94-iuose procentuose užfiksuotų bandymų aktyvavus neuronus pelės į REM miego fazę paniro per kelias sekundes) mes manome, kad tai yra itin svarbus santykinai nedidelis tinklas, kuriame priimamas sprendimas, ar sapnuosite ar ne.“
Šio tyrimo rezultatai buvo išspausdinti britų žurnale „Nature“.
„Nemažai psichikos sutrikimų yra susiję su REM miego fazės pakitimais ir kai kurie plačiai vartojami vaistai yra skirti veikti REM miego fazę. Todėl mes manome, kad tai yra jautrus dvasinės ir emocinės sveikatos rodiklis, – sakė mokslininkų komandai taip pat priklausęs Franzas Weberis. – Tikimės, kad šis tyrimas leis daugiau sužinoti apie šiuos sutrikimus, o taip pat neurologines ligas, kaip Parkinsono ar Alzhaimerio ligos, kurios taip pat turi įtakos miegui.“
Sapnai ir maistas
Mokslininkai taip pat atrado, kad stimuliuojant minėtas smegenų ląsteles tuomet, kai pelė buvo žvali, neturėjo jokios įtakos jos žvalumui, tačiau pelės ėmė daugiau ėsti. Sveikos pelės smegenyse šie neuronai – nervų ląstelės, kurios išskiria neuromediatorių gama-amino sviesto rūgštį (GABA) ir dėl to vadinamos GABA-erginiais neuronais, yra aktyviausi tuomet, kai pelė ėda ir prausiasi, t.y., užsiima dviem itin maloniomis veiklomis.
Y. Dan įtaria, kad šie ilgosiose smegenyse esantys GABA-erginiai neuronai veikia priešingai, nei streso neuronai, kaip noradrenerginiai neuronai tilte (užpakalinėse smegenyse). Noradrenerginiai neuronai išskiria mediatorių noradrenaliną, kuris yra adrenalino „pusbrolis“.
„Kiti mokslininkai nustatė, kad noradrenerginiai neuronai, kurie yra aktyvūs, kai bėgiojate, išsijungia tuomet, kai valgote arba prausiatės. Tai reiškia, kad kai esate pasipalaidavę ir mėgaujatės kažkuo, noradrenerginiai neuronai išsijungia ir pailgosiose smegenyse įsijungia GABA-erginiai neuronai“, – sakė mokslininkė.
Optinis jungiklis
Y. Dan, F. Weberis ir jų kolegos savo tyrimo metu panaudojo metodiką, vadinama optogenetika, kad ištirtų su REM miego faze susijusius GABA-erginius neuronus pailgosiose smegenyse. Panaudodami virusą mokslininkai į specifinius neuronus implantavo šviesai jautrius jonų kanalus (specifinius baltymus).
Tam, kad nukreiptų virusą link GABA-erginių neuronų, mokslininkai panaudojo genetiškai modifikuotas peles, kurių smegenyse žymeninis baltymas pasireikšdavo tik specifiniuose neuronouose. Pasiekę savo tikslą šviesai jautrūs jonų kanalai įjungdavo neuronus, kai tuos kanalus stimuliavo į pelės smegenis įvesto optinio laido skleidžiama lazerio šviesa. O, priešingai, į GABA-erginius neuronus įvedę jonų siurblio inhibitorių ir stimuliuodami lazerio šviesa mokslininkai išjungė šiuos neuronus.