Если лишить мух способности летать, они будут спать дольше – чтобы их мозг во сне понял, как им теперь жить дальше.
Сон необходим для нормальной работы памяти: с одной стороны, именно во сне кратковременная память превращается в долговременную (и сейчас мы уже довольно много знаем о том, как это происходит), с другой стороны, именно во сне мозг избавляется от какой-то информации, которая кажется ему ненужной. Есть данные, что сон нужен не только для памяти; например, осенью мы писали, что из-за плохого сна может повышаться тревожность.
Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Университета Миссури пишут в Science Advances, что у сна есть ещё одна важная когнитивная функция: он помогает мозгу приспособиться к неожиданной жизненной ситуации. Эксперименты ставили с мухами дрозофилами – их мозг, конечно, не похож на наш, но спят мухи похожим на нас образом: например, мухи-дети спят намного дольше, чем пожилые; от кофеина они спят меньше, а антигистаминные препараты погружают их в дремоту – совсем, как нас. (Большое количество данных о том, как связаны сон и память, тоже получены из опытов на дрозофилах.)
Неожиданную ситуацию мухам устраивали, лишая их способности летать. Тем, кто только что вывелся из куколки, не давали расправить крылья – если муха не может расправить крылья в первый час своей жизни после того, как выйдет из куколки, её крылья останутся нерабочими. Молодых мух либо физически ограничивали так, чтобы крылья первые часы жизни оставались сложенными, либо лишали их способности летать с помощью генетических мутаций. Взрослым дрозофилам крылья просто резали, либо приклеивали так, чтобы ими нельзя было двигать. И во всех случаях мухи, и молодые, и взрослые, спали дольше, чем обычно.
Исследователям удалось отследить нейроны, которые побуждают мозг спать дольше при неработающих крыльях. Оказалось, что это те же нейроны, которые работают при нормальном формировании крыльев, когда крылья ничего не сдерживает и когда они быстро заканчивают развитие в первые часы жизни взрослой мухи. Очевидно, нейроны сообщают мозгу о нестандартной ситуации.
Хотя для дрозофилы нормально иметь крылья и летать, и управление крыльями, очевидно, как-то встроено в её мозг, ей всё равно нужно освоиться с наличием крыльев и научиться ориентироваться в полёте. Если крылья вдруг перестают работать, то нужно учиться жить без них, и для этого опять же нужны какие-то нейронные усилия, перестройки в нейронных цепочках. (Для молодых мух отсутствие крыльев, вероятно, большая неожиданность, чем их наличие.) Сон необходим, чтобы усилить пластичность мозга, чтобы сильнее активировать его умение настраиваться на новые жизненные ситуации. То есть когда в сказках герою, столкнувшемуся с каким-то особенно трудным заданием, советуют лечь спать, потому что «утро вечера мудренее» – в этом, очевидно, есть вполне нейробиологический смысл.
Конечно, для того, чтобы убедиться, что более продолжительный сон действительно помогает приспособиться к необычной ситуации, нужно проверить, как обескрыленные мухи будут выживать. Если гипотеза верна, то те из них, которым будут давать поспать подольше, будут выживать успешнее, чем те, которых будут ограничивать сон.
Кстати, тут можно предположить, что посттравматический синдром и другие психоневрологические расстройства, связанные с тревожностью, возникают в том числе от того, что исчезает связь между сном и пластичностью мозга: человек спит (и порой довольно много спит), но справиться с травмой никак не может.
Автор: Кирилл Стасевич