3 ноября 2010 г. – Исследователи из Института исследований мозга Аллена и SRI International опубликовали наиболее систематизированное на сегодняшний день исследование влияния недосыпания на экспрессию генов в головном мозге. Результаты имеют значение для улучшения понимания и управления неблагоприятными последствиями недосыпания для функции мозга.
Исследование, опубликованное в Frontiers in Neuroscience, создало обширную и подробную карту активности генов, известной как экспрессия генов, в мозгу мыши в пяти поведенческих условиях, включая сон, бодрствование и депривацию сна. Активность примерно 220 генов, отвечающих на эти условия, была подробно исследована, вплоть до клеточного уровня, по всему мозгу. Кроме того, семь областей мозга были исследованы с помощью анализа микрочипов ДНК, который сообщает об уровнях экспрессии десятков тысяч генов и позволяет проводить анализ последствий недосыпания в масштабах всего генома.
"Хотя большинство людей время от времени испытывают недосыпание и осознают его влияние на свое настроение и поведение, научного понимания того, как потеря сна на самом деле влияет на работу мозга, мало," сказал Томас Килдафф, доктор философии.D., старший директор Центра нейробиологии SRI International. "Это новаторское исследование документирует, как продление бодрствования влияет на экспрессию генов в определенных областях мозга, и описывает «молекулярную анатомическую сигнатуру» депривации сна. Наши результаты могут способствовать лечению, которое поможет улучшить качество сна и уменьшить проблемы, связанные с недосыпанием."
Сравнивая, какие гены были включены и где в головном мозге в различных условиях, исследователи обнаружили, что большинство нейронов в переднем мозге по-разному затронуты недосыпанием, создав динамическую картину молекулярных последствий недосыпания для человека. высшие когнитивные функции. Пораженные области переднего мозга включают неокортекс, миндалину и гиппокамп, которые обеспечивают когнитивные, эмоциональные функции и функции памяти, нарушенные из-за недосыпания.
Подробный анализ 209 областей мозга выявил новый набор генов, ранее не связанных с лишением сна, включая гены, связанные со стрессовой реакцией, межклеточной передачей сигналов и регуляцией других генов. Один ген, нейротензин, вовлечен в шизофрению и аналогичным образом индуцируется антипсихотическими препаратами. Эти гены могут стать потенциальными мишенями для терапевтического вмешательства, направленного на смягчение последствий недосыпания.
"Эти данные иллюстрируют сложную и динамичную взаимосвязь между сном и недосыпанием, нейроанатомическими путями и экспрессией генов," сказал Эд Лейн, доктор философии.D., старший директор по нейробиологии в Институте исследований мозга Аллена и старший автор исследования. "Широта и уровень детализации, предоставляемые этими данными, станут уникальным ресурсом для научного сообщества, и с этой целью мы полностью сделали набор данных общедоступным в Интернете."
Полученный в результате ресурс открытых данных является одним из постоянно растущих общедоступных онлайн-ресурсов, предоставляемых Институтом Аллена, который был основан филантропом Полом Дж. Аллен продвигает исследования мозга.
Недосыпание приводит к целому ряду когнитивных, внимательных и эмоциональных нарушений, включая раздражительность и нарушение памяти, координации и концентрации. Эти эффекты, которые могут поставить под угрозу здоровье, работоспособность и безопасность, распространены среди тех, кто работает сверхурочно, включая военный и медицинский персонал, а также других людей, страдающих хроническим недосыпанием. Дефицит сна также был связан с развитием некоторых хронических заболеваний и расстройств, включая диабет, депрессию, ожирение и сердечно-сосудистые заболевания.
Считается, что контроль сна и бодрствования, а также последствия недосыпания связаны с изменениями активности генов в областях мозга, участвующих в регуляции сна и функциях более высокого уровня. Понимание этих изменений в активности генов является важным шагом на пути к успехам в лечении нарушений сна и смягчению последствий недосыпания.
Данные этого исследования общедоступны на портале данных ALLEN Brain Atlas (www.карта мозга.org) как "Исследование сна". Этот онлайн-набор данных включает в себя значительную коллекцию данных с подробным описанием того, где экспрессируются определенные гены, или "включенный", по всему мозгу мыши для пяти состояний сна и бодрствования. В частности, он включает в себя доступные для поиска данные об экспрессии генов на основе изображений примерно для 220 генов, связанных со сном, данные микромассивов всего генома для семи областей мозга, связанных со сном, и инструмент трехмерного просмотра для визуализации изменений экспрессии генов в различных условиях.
Этот общедоступный ресурс является уникальным ресурсом для исследователей сна во всем мире и обещает ускорить прогресс в понимании и эффективном лечении нарушений сна.