Белок NOTCH позволяет обучаться дрозофилам, находящимся в условиях депривации сна
Белок, который вовлечён в процесс развития головного мозга, способен противостоять расстройствам психики, возникшим в результате отсутствия сна. К такому выводу пришли сотрудники медицинского отделения Вашингтонского университета.
«Интересно, что NOTCH, белок, который играет важную роль в процессе развития организма, так же выполняет важные функции в головном мозге взрослого организма. К своему удивлению, мы обнаружили следующее: если активность NOTCH в мозге дрозофил, лишённых сна, повышена, то данные плодовые мушки способны сохранять способность к обучению, несмотря на отсутствие сна. Иными словами, их поведение остаётся таким же, как и в условиях наличия нормального сна» - говорит Пол Шоу (Paul Shaw, ведущий автор исследований).
Исследования под руководством Пола Шоу, направленные на изучение взаимосвязи между сном и обучением, проводятся для того, чтобы в дальнейшем найти возможность разрабатывать медикаментозные средства, способные помочь мозгу противостоять психическим отклонениям, вызванными отсутствием сна. Пол Шоу хочет помочь людям, которые вынуждены работать в условиях отсутствия нормального сна, например, военным или спасателям.
В ходе проведения исследований учёные тестировали способность дрозофил обучаться, чередуя воздействие негативного раздражителя (хинина, химического соединения, контакта с которым плодовые мушки стараются избежать) с воздействием позитивного раздражителя (света, к которому мушки, как правило, стремятся). Дрозофилам приходилось выбирать между освещённой ёмкостью, в которой содержался хинин, и ёмкостью без хинина, в которой свет полностью отсутствовал. Те насекомые, которые могли обучаться, подавляли свою естественную тягу к свету. У мух, так же, как и у людей, наблюдается прогрессирующее снижение когнитивного функционирования во время бодрствования в течение дня. А длительное нарушение сна приводит к серьёзным проблемам в плане обучения.
Пол Шоу стал интересоваться NOTCH после того, как возглавляемая им группа исследователей обнаружила, что депривация сна вызывала повышение активности гена, супрессирующего NOTCH. Данное событие наблюдается и у людей, лишённых сна. Учёные смогли показать, что, если заблокировать супрессор NOTCH генетически – поддержать активность NOTCH, то плодовые мушки продолжают обучаться даже в условиях депривации сна.
Для того, чтобы подтвердить, что белок NOTCH вовлечён в контроль процесса обучения, Шоу и Лоран Сеньет (Laurent Seugnet, сотрудник Лионского центра нейробиологических исследований, Франция) попытались выяснить, в какой части мозга синтезируется NOTCH. Учёные обнаружили, что у взрослых особей плодовых мушек белок NOTCH синтезируются специализированными клетками головного мозга – глиальными клетками. Принято считать, что глиальные клетки обеспечивают условия, необходимые для нормальной работы нейронов.
«Мы хотим научиться управлять глиальными клетками таким образом, чтобы можно было противостоять когнитивным нарушениям, связанным с увеличением времени отсутствия нормального сна. Это позволит людям, работающим в службах экстренной помощи, или, например, авиационным диспетчерам оставаться в бодром состоянии и эффективно выполнять свою работу на протяжении длительного периода времени» - говорит Пол Шоу.
Более подробное описание результатов проведённых исследований можно найти в журнале Current Biology.
