Учёные нашли контур мозга, связывающий глубокий сон и гормон роста
Исследователи Калифорнийского университета в Беркли выяснили, как мозг управляет выделением гормона роста во время сна. Работа опубликована в журнале Cell, а наблюдения велись за активностью нейронов у мышей с помощью вживлённых электродов и световой стимуляции. Ключевой результат в том, что связь двусторонняя: сон стимулирует выделение гормона, а гормон затем влияет на пробуждение. Для отношений это важно тем, что ночной сон задаёт утренний уровень бодрости, внимания и готовности договариваться.
Как учёные проследили связь сна и гормона
Команда работала в лаборатории профессора нейронауки Ян Дан, первым автором стала постдокторант Синьлу Дин, соавтором — Дэниел Сильверман. Объектом стали нейроны гипоталамуса, которые производят гормон, высвобождающий гормон роста, и два отдельных типа нейронов, производящих соматостатин. Первое вещество усиливает секрецию гормона роста, второе подавляет её, а вместе они регулируют поступление гормона в кровь через гипофиз у основания мозга. Учёные также изучали влияние гормона роста на голубое пятно в стволе мозга, которое связано с бодрствованием, вниманием, мышлением и интересом к новому.
Мыши подошли для задачи потому, что спят короткими эпизодами по несколько минут в течение суток, а не одним длинным отрезком. Такой режим дал много переходов между сном и бодрствованием и позволил repeatedly сопоставлять нервную активность с регуляцией гормона. С помощью методов трассировки связей между клетками авторы увидели разную картину в разных стадиях сна. Во время сна с быстрыми движениями глаз активность, связанная с обоими веществами, растёт, и их совместная работа усиливает выделение гормона роста. Во время сна без быстрых движений глаз активность соматостатина падает, а активность первого вещества умеренно растёт, что тоже поддерживает секрецию.
Гипоталамус выбран не случайно: этот небольшой центр глубоко в мозге регулирует голод, температуру тела, производство гормонов и цикл сна и бодрствования. Его базовые функции сохранились в ходе эволюции млекопитающих, поэтому данные на мышах дают основу для дальнейших работ. Гормон роста известен по роли в развитии детей, но у взрослых он поддерживает мышцы и кости, участвует в использовании запасов жира и влияет на уровень сахара в крови. При постоянных нарушениях сна его регуляция страдает, а это связывают с повышенным риском ожирения, диабета и болезней сердца. Авторы подчёркивают, что раньше связь сна и гормона оценивали в основном по анализам крови, а теперь записана сама активность нейронов.
Что это значит для пары и общего быта
Неожиданной частью стало обратное влияние: по мере накопления во сне гормон роста стимулирует нейроны голубого пятна и подталкивает мозг к пробуждению. Так складывается петля обратной связи, где сон усиливает выделение гормона, а гормон помогает регулировать цикл сна и бодрствования. Учёные называют такую саморегуляцию гомеостазом, то есть способностью поддерживать стабильные внутренние условия при меняющихся нагрузках. Соавтор работы отметил, что недостаток сна снижает выделение гормона, а избыток гормона может сдвигать мозг в сторону бодрствования. Для совместной жизни это означает, что ранняя часть ночи с преобладанием глубокого сна задаёт и телесное восстановление, и утренний настрой.
В картине есть тонкость, важная для спокойной оценки результата. Обычно большая активность голубого пятна связана с собранностью, но при чрезмерном возбуждении эффект может стать противоположным. В более ранней работе того же года Сильверман показал, что перевозбуждение нейронов этой зоны способно усиливать сонливость, а не бодрость. Поэтому речь идёт о точном балансе, а не о правиле «чем больше, тем лучше». Нарушения работы этой зоны ранее связывали с рядом психических и неврологических расстройств. Авторы прямо говорят о лабораторных данных на мышах и о базовом контуре, который ещё предстоит проверять и уточнять.
Практический вывод авторы видят в поиске терапий при расстройствах сна, связанных с болезнями обмена веществ, включая диабет, а также при состояниях вроде болезней Паркинсона и Альцгеймера. Понимание контура может подсказать гормональные подходы для улучшения сна или восстановления баланса гормона роста, включая экспериментальные генные методы с воздействием на конкретный тип клеток. При устойчивых проблемах со сном, выраженной дневной сонливости, нарушениях сахара в крови или признаках неврологических расстройств нужна очная оценка врача, психотерапевта или семейного консультанта. Один признак постепенных изменений — более ровное пробуждение после непрерывной первой части ночи без частых подъёмов.