Нейробиологи: Низкий уровень удовольствия заставляет мозг спать

Американские нейробиологи впервые выявили, где конкретно в мозге пересекаются пути, ответственные за сон и за получение удовольствия. Эксперименты на мышах показали, что это происходит в вентральной тегментальной области среднего мозга — VTA (ventral tegmental area). Статья об исследовании опубликована в Nature Neuroscience.

Нейромедиатор дофамин выделяют главным образом клетки вентральной тегментальной области. Их длинные отростки достигают многих других мозговых структур. Одна из важнейших среди них — прилежащее ядро (nucleus accumbens). И VTA, и nucleus accumbens входят в систему подкрепления мозга. Она обеспечивает проявление чувства удовольствия от конкретных действий — например, еды и секса. На систему подкрепления действуют многие наркотики, в том числе амфетамин. В каком-то смысле он имитирует действие дофамина. При этом один из эффектов амфетамина — повышенная возбуждённость, "гипербодрствующее" состояние. Это позволяет предположить, что функции VTA как-то связаны со сном и бодрствованием.

Проверить этот тезис взялись учёные из Стэнфордского университета. Они применили методы оптогенетики к самцам лабораторных мышей. Оптогенетика позволяет активировать или тормозить работу нужных нейронов, действуя на них светом. Чтобы клетки реагировали на свет, в них встраивают гены фотоактивируемых белков.

Мышей по одной помещали в незнакомую клетку с набором "строительных материалов" (бумаги и опилок) и с помощью видеокамер следили за тем, как они будут себя вести. Кроме того, специальные датчики отслеживали тонус мышц грызунов. Это делали, чтобы определить, на какой фазе сна находится животное в каждый конкретный момент времени.

В норме мыши, попадая в новое для себя место, активно изучают его. Так и делали все грызуны. Но те мыши, которым работу дофаминовых нейроны VTA тормозили светом, не просто обнюхивали пространство и объекты в нём, а практически сразу же приступали к сооружению гнезда. Как только гнездо было построено, они ложились спать. Таких животных не будили ни запах кошачьей мочи (потенциальная опасность), ни аромат вкусного корма. Если во время сна мышам активировали дофаминовые нейроны, они быстро просыпались.

Из этого следует, что система вознаграждения запускает не только такие виды сложного поведения, как поиск пищи и полового партнёра, но и подготовку ко сну (то есть строительство гнезда). Но приготовление ко сну, в отличие от первых двух, запускается при низком уровне дофамина, а не при высоком. Авторы статьи предположили, что у людей в мозге происходит нечто похожее. Поэтому когда выработка дофамина в VTA снижается, человек готовится спать, и если в это время делать что-то активно приносящее удовольствие (смотреть сериал или переписываться с друзьями), отойти ко сну будет сложнее.

Находка может повлиять на разработку снотворных и сделать их более эффективными. Сейчас большинство лекарств такого типа воздействует на мозг в целом, "выключая" его. Это приводит ко сну, структура которого нарушена: фазы длинноволнового сна получаются слишком долгими, а фазы коротковолнового сна не имеют достаточной продолжительности. Вероятно, эту ситуацию. можно будет исправить, если получится создать снотворное, временно снижающее интенсивность выработки дофамина в VTA.