Η σημασία που έχει ο ύπνος είναι αδιαμφισβήτητη. Οι τακτικές ώρες ανάπαυσης προσφέρουν στον οργανισμό την ευκαιρία να ενοποιήσει τις μνήμες, να επιδιορθώσει τα κύτταρα και να ενισχύσει το ανοσοποιητικό.
Ωστόσο, η πηγή της ανάγκης για ύπνο, γνωστή στους επιστήμονες ως πίεση ύπνου (και σε όλους τους άλλους ως κόπωση), παραμένει ασαφής, σύμφωνα με τον Economist.
Τι θεωρίες έχει ο ύπνος
Μια θεωρία αποδίδει την ευθύνη στη συσσώρευση μιας χημικής ουσίας του εγκεφάλου που ονομάζεται αδενοσίνη.
Μια άλλη θεωρία αποδίδει τον ύπνο στην ανάγκη του εγκεφάλου να δημιουργήσει συναπτικές συνδέσεις.
Μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature στις 16 Ιουλίου προσφέρει τα ισχυρότερα μέχρι σήμερα στοιχεία ότι η ανάγκη για ύπνο προκαλείται από τη συσσώρευση ηλεκτρονίων στα μιτοχόνδρια ορισμένων εγκεφαλικών κυττάρων.
Αν αυτό είναι αλήθεια, ο ύπνος μπορεί να εμφανίστηκε αρχικά ως ένας τρόπος επιδιόρθωσης των μιτοχονδρίων, με τα άλλα οφέλη του να εξελίσσονται αργότερα.
Τι αποκαλύπτει η νέα μελέτη
Τα μιτοχόνδρια, τα οποία βρίσκονται σε σχεδόν όλα τα ανθρώπινα και ζωικά κύτταρα, παρέχουν ενέργεια αποσπώντας ηλεκτρόνια από μόρια καυσίμων που προέρχονται από τα τρόφιμα.
Ωστόσο, κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ορισμένα ηλεκτρόνια διαφεύγουν από τα μιτοχόνδρια και αντιδρούν με το οξυγόνο, παράγοντας τοξικά υποπροϊόντα που μπορούν να βλάψουν τα μιτοχόνδρια, καθώς και άλλα μέρη του κυττάρου, εάν συσσωρευτούν.
Η νέα μελέτη υποδηλώνει ότι όταν ανιχνεύεται υπερβολική βλάβη στα μιτοχόνδρια των εγκεφαλικών κυττάρων που είναι γνωστά ως νευρώνες ελέγχου του ύπνου, αυτοί ενεργοποιούν τον ύπνο.
Αυτοί οι νευρώνες λειτουργούν σαν διακόπτες κυκλώματος, λέει ο Gero Miesenböck του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, ένας από τους κύριους συγγραφείς της μελέτης, προκαλώντας τον ύπνο στον εγκέφαλο πριν συσσωρευτούν πάρα πολλά ηλεκτρόνια.
Ο ύπνος αποκαθιστά ταυτόχρονα την ισορροπία των ηλεκτρονίων και επιτρέπει την αποκατάσταση της βλάβης στα μιτοχόνδρια.
Τα πειράματα
Για να καταλήξουν στα συμπεράσματά τους, οι επιστήμονες πραγματοποίησαν μια σειρά πειραμάτων σε μύγες.
Ξεκίνησαν επισημαίνοντας τους νευρώνες που ελέγχουν τον ύπνο στον εγκέφαλο των μυγών, γνωστούς ως νευρώνες ραχιαίου σώματος σε σχήμα βεντάλιας (dFBN), με μια γενετικά τροποποιημένη πρωτεΐνη που τους έκανε να λάμπουν πράσινα.
Στη συνέχεια, διακόψαν τους φυσικούς κύκλους ύπνου των μυγών τοποθετώντας τις σε μια πλατφόρμα που βρισκόταν σε συνεχή κίνηση για 12 ώρες.
Όταν στη συνέχεια οι φθορίζοντες dFBNs παρατηρήθηκαν με μικροσκόπιο, διαπιστώθηκε ότι τα μιτοχόνδρια στο εσωτερικό τους είχαν διαχωριστεί, ένα σημάδι βλάβης που σχετίζεται με τα ηλεκτρόνια. Ωστόσο, μετά από μια περίοδο ύπνου, είχαν ξανασυνδεθεί.
Αυτό υποδηλώνει ότι η βλάβη στα μιτοχόνδρια μπορεί να προκαλεί την ανάγκη για ύπνο.
Για να προσδιορίσουν αν η σχέση ήταν αιτιώδης, οι επιστήμονες στη συνέχεια χειρίστηκαν την ισορροπία των ηλεκτρονίων στα μιτοχόνδρια με διάφορους άλλους τρόπους.
Το πιο ενδεικτικό ήταν ένα πείραμα στο οποίο οι ερευνητές παρείχαν στα μιτοχόνδρια των dFBNs μια εναλλακτική πηγή ενέργειας: μια πρωτεΐνη που χρησιμοποιεί το φως για ενέργεια.
Όταν οι ερευνητές έριξαν φως με φακό σε μύγες που δεν είχαν στερηθεί τον ύπνο, τα μιτοχόνδριά τους μπορούσαν να παρέχουν ενέργεια χωρίς να χρειαστεί να χρησιμοποιήσουν το απόθεμα ηλεκτρονίων τους.
Αυτό αύξησε την πιθανότητα διαρροής ηλεκτρονίων. Μέσα στην πρώτη ώρα έκθεσης στον φακό, οι γενετικά τροποποιημένες μύγες ήταν πολύ πιο πιθανό να αποκοιμηθούν από ό,τι αυτές της ομάδας ελέγχου.
Η αξία της νέας έρευνας
Η Ivana Rosenzweig, ειδική στη νευροεπιστήμη του ύπνου στο King’s College του Λονδίνου, η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη, λέει ότι τα ευρήματα αντιπροσωπεύουν μια σημαντική εννοιολογική αλλαγή.
Αν και η ανισορροπία ηλεκτρονίων στα μιτοχόνδρια είχε υποψιαστεί ότι σχετίζεται με την έλλειψη ύπνου, πιστεύει ότι αυτή η μελέτη παρέχει στοιχεία ότι μπορεί να είναι η αιτία της πίεσης για ύπνο.
Καθώς ο τρόπος με τον οποίο τα κύτταρα τροφοδοτούνται με ενέργεια είναι στενά συνδεδεμένος με τον ύπνο σε πολλά είδη ζώων, οι συγγραφείς αναφέρουν ότι είναι πιθανό η συσσώρευση ηλεκτρονίων να προκαλεί πίεση ύπνου και στους ανθρώπους.
Επιπλέον, σημειώνουν ότι οι άνθρωποι με μιτοχονδριακές διαταραχές συχνά αναφέρουν αίσθημα υπνηλίας που δεν σχετίζεται με μυϊκή κόπωση.
Ο καθηγητής Miesenböck ελπίζει ότι η καλύτερη κατανόηση της «πίεσης ύπνου» θα βοηθήσει να ρίξει φως σε μια σειρά από διαταραχές ύπνου και χρόνιες παθήσεις που έχουν ως σύμπτωμα την κόπωση.
