В лаборатории Оксфордского университета ученые разглядывают крошечные структуры внутри клеток мозга. Эти органеллы, невидимые глазу, пульсируют энергетическими потоками, как миниатюрные генераторы, питающие мысли и движения. Но когда их ритм сбивается и когда электроны начинают ускользать, словно песчинки сквозь пальцы, мозг погружается в сон.
![]()
Фото из открытых источников
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, проливает свет на этот механизм. Команда под руководством профессора Геро Мизенбека из факультета физиологии, анатомии и генетики Оксфордского университета и доктора Раффаэле Сарнатаро из Оксфордского центра нейронных цепей и поведения установила, что потребность во сне возникает из-за электрического напряжения в митохондриях — тех самых органеллах, которые превращают кислород и пищу в энергию для клеток. Эксперименты проводились на плодовых мушках, где ученые наблюдали, как в нейронах, отвечающих за регуляцию сна, митохондрии перегружаются и начинают терять электроны. Это приводит к образованию вредных молекул — разновидностей активного кислорода, которые действуют как сигнал тревоги, заставляя мозг перейти в режим отдыха.
«Вы же не хотите, чтобы ваши митохондрии теряли слишком много электронов», — объясняет доктор Сарнатаро. «Когда это происходит, образуются активные молекулы, которые повреждают клетки».
Специализированные нейроны ведут себя как автоматические выключатели: они отслеживают утечку электронов и запускают сон при достижении критического порога. Ученые экспериментировали с управлением энергией в этих клетках — увеличивая или уменьшая поток электронов, — и смогли напрямую влиять на продолжительность сна у мушек. Даже замена электронов энергией света, с помощью белков из микроорганизмов, дала аналогичный результат: больше энергии — больше утечки — больше сна.
Профессор Мизенбёк отмечает, что это открытие меняет взгляд на сон, старение и неврологические расстройства.
«Мы задались целью понять, для чего нужен сон и почему мы вообще испытываем потребность во сне. Несмотря на десятилетия исследований, никто так и не выявил чёткого физического триггера. Наши результаты показывают, что ответ может крыться в самом процессе, который питает наш организм: аэробном метаболизме.»
«Мы обнаружили, что в определённых нейронах, регулирующих сон, митохондрии — производители энергии в клетках — теряют электроны при их избытке. Когда утечка становится слишком большой, эти элементы действуют как автоматические выключатели, переводя систему в спящий режим, чтобы предотвратить перегрузку».
Результаты исследования помогают объяснить связь между метаболизмом и продолжительностью жизни. Мелкие животные, потребляющие больше кислорода на единицу массы тела, обычно спят дольше и живут меньше. Люди с митохондриальными заболеваниями часто страдают от усталости даже без нагрузок — теперь это можно связать с тем же механизмом.
«Это исследование раскрывает одну из величайших тайн биологии», — говорит доктор Сарнатаро. «Зачем нам нужен сон? Ответ, по-видимому, кроется в том, как наши клетки преобразуют кислород в энергию».
