Ako mozog vie, kedy sa má prebudiť? Vedci identifikovali chemický signál, ktorý v mozgu myší funguje ako časomiera: zaznamenáva dĺžku jednotlivých úsekov spánku aj počet ich prerušení a predpovedá, s akou pravdepodobnosťou sa zviera v danom okamihu prebudí.
Tento signál by mohol priniesť nový spôsob merania spánkového deficitu, teda nahromadeného nedostatku spánku. Takýto biomarker by jedného dňa mohol viesť k vývoju metód, ktorými sa dá overiť, či človek trpí nedostatkom spánku, hovorí Ketema Paul, neurovedec z Kalifornskej univerzity, ktorý sa na novom výskume nepodieľal.
„Na nedostatok spánku zatiaľ neexistuje obdoba testu triezvosti,“ hovorí Paul. Dodáva, že takýto test by mohol pomôcť zabezpečiť dostatočnú bdelosť ľudí vykonávajúcich rizikové činnosti, napríklad vodičov nákladných vozidiel či pracovníkov nemocničných urgentných príjmov. Nedostatok spánku pritom môže mať vážne následky.
Doterajší výskum spánku sa sústreďoval najmä na mozgové okruhy, ktoré človeka prebudia v priebehu niekoľkých sekúnd, alebo na to, ako sa po dňoch nekvalitného spánku hromadí spánkový deficit. Čo sa však deje medzi týmito dvoma časovými mierkami, zostávalo záhadou. Nebolo jasné, ako mozog sleduje minúty či hodiny strávené v jednom neprerušenom úseku spánku.
Neurovedkyňa Yao Chen z Washingtonovej univerzity spolu so svojím tímom hľadala odpoveď v molekulárnych signáloch, ktoré sa počas spánku postupne menia. Vedci pomocou špeciálneho fluorescenčného senzora v mozgu myší sledovali v reálnom čase pôsobenie proteínkinázy A (PKA). Tento enzým sa nachádza aj u ľudí a už skôr sa dával do súvislosti s bdelosťou. Pripája chemické „značky“ na bielkoviny na povrchu mozgových buniek.
Vedci zistili, že prítomnosť týchto značiek vykazuje charakteristický a predvídateľný rytmus: keď boli myši bdelé, miera označenia bielkovín zostávala vysoká a stabilná. Len čo však zaspali, začala pomaly a plynulo klesať a tento pokles pokračoval počas celého úseku spánku. Vždy, keď u myší nastalo mikroprebudenie, teda krátke prerušenie spánku, signál súvisiaci s PKA prudko vyskočil a potom opäť klesol.
To znamená, že označenie bielkovín súčasne zachytáva celkové trvanie spánku aj frekvenciu jeho prerušení, vysvetľuje Chen. Keďže signál PKA zohľadňuje aj tieto nepokojné okamihy, podľa vedcov možno jeho sledovaním presnejšie predpovedať pravdepodobnosť prebudenia myši, ktorá sa mení z okamihu na okamih, než samotným meraním dĺžky jej spánku.
Signál nefunguje ako budík, ktorý určuje presný čas prebudenia, hovorí Chen. Odráža skôr rastúcu fyziologickú pripravenosť na prebudenie, dodáva. Keď vedci zámerne nechali myši dlho bdieť a potom im umožnili spať, signál PKA klesol ešte nižšie než počas bežného spánku. Tieto výsledky naznačujú, že signál spojený s enzýmom neslúži len ako hodiny, ale meria, do akej miery sa už podarilo uspokojiť nahromadenú potrebu spánku, vysvetľuje Chen.
Anita Lüthi, neurologička z Univerzity v Lausanne, ktorá sa venuje výskumu spánku, pripomína, že výskum sa dlho sústreďoval najmä na analýzu celkových elektrických signálov, napríklad záznamov elektroencefalogramu (EEG), s cieľom pochopiť činnosť ľudského mozgu počas spánku. Každý výskum, ktorý objasňuje dianie počas spánku na molekulárnej úrovni, je podľa nej dôležitý.
Lüthi však nie je presvedčená, že signál PKA skutočne odráža mieru potreby spánku. Tá sa podľa nej pomaly zvyšuje a znižuje v priebehu dní, nie počas krátkych jednotlivých úsekov spánku. Domnieva sa, že miera označenia bielkovín neukazuje spánkový deficit, ale skôr bdelosť zvierat, prípadne predpovedá prechod do REM spánku, teda spánku s rýchlymi pohybmi očí, počas ktorého sa odohráva väčšina snívania. Ako upozorňuje, podobný plynulý pokles vykazujú aj iné fyziologické ukazovatele, napríklad srdcová frekvencia, ktoré signalizujú blížiaci sa začiatok REM spánku.
Chen a jej kolegovia plánujú ďalšie experimenty, pri ktorých chcú v reálnom čase regulovať aktivitu PKA. Overia tak, či miera označenia bielkovín priamo prispieva k zmierneniu spánkového deficitu.
