Atklājumi.lv

Kāpēc nepieciešams miegs? Pirmie soļi ceļā uz jaunu miega teoriju

Cilvēks miegā pavada vidēji vienu trešo daļu no sava mūža. Koalas, savukārt, noguļ pat vairāk nekā 20 stundas dienā. Lai gan daudzām dzīvām radībām miegs ir neatņemama dzīvības saglabāšanas komponente, tas joprojām ir viens no lielākajiem bioloģijas noslēpumiem. Neskatoties uz plašajiem pētījumiem, salīdzinoši maz ir zināms par iemesliem, kādēļ dzīvās būtnes guļ.

Dažādām sugām miegs mēdz būt atšķirīgs, piemēram, daļa dzīvnieku guļ dienā, daļa – naktī u.tml. Pazīmes, kas vieno visu sugu miegu, ir šim stāvoklim raksturīgā pazeminātā fiziskā aktivitāte un apkārtējās pasaules uztvere.

Zināms, ka guļot smadzenes turpina apstrādāt un sakārtot informāciju par dienas laikā pieredzēto, no smadzeņu šūnām tiek izvadīti vielmaiņas procesu toksiskie galaprodukti (sk.: "Miega laikā smadzenes attīrās no sārņiem", atklajumi.lv, 24.10.2013.), bet pārējais ķermenis šai laikā lielākoties atpūšas. Ja atpūta nav pietiekama, tiek traucēta normāla gēnu regulācija un ekspresija (sk.: "Guļot mazāk par sešām stundām, izmainās simtiem gēnu darbība", atklajumi.lv, 03.04.2013.).

Tomēr zinātnieki joprojām līdz galam nav izpratuši daudzas miega funkcijas un tā laikā noritošus procesus.

Šobrīd vadošā teorija vēsta, ka miegs dzīvajiem organismiem ir nepieciešams, lai smadzenes sevi varētu “sakārtot un līdzsvarot”. Nomoda stāvoklis šajā modelī ir saistīts ar intensīviem mācīšanās un attīstības procesiem. Tiem norisinoties, mūsu smadzenes pakāpeniski tiek piesātinātas ar spējām veidot un stiprināt dažādus savienojumus to iekšienē. Ja savienojumu pieauguma process notiktu bezgalīgi, tas novestu ne tikai pie tā, ka tiktu apturēta turpmāka mācīšanās, bet arī tiktu destabilizētas smadzenes, novedot pie neironu tīklu pārslodzes. Šo problēmu risina homeostāze – sistēmu spēja uzturēt patstāvību un pastāvību procesos, saglabājot tos nemainīgā līmenī (kā piemēru homeostāzei var minēt siltasiņu dzīvnieku nemainīgo ķermeņa temperatūru u.tml.). Neironu homeostāzes laikā neironi veic savas uzbudināmības pašregulāciju, tā atjaunojot līdzsvaru smadzeņu aktivitāšu ķēdēs.

Skaidrs, ka homeostatiskie mehānismi normālas smadzeņu darbības nodrošināšanā ir neaizstājami, taču Brandeisas universitātes (ASV) pētnieki uzskata, ka līdzšinējā teorija varētu būt aplama, un neironu homeostāze nemaz nav miega funkcija.

Brandeisas universitātes zinātnieki veikuši jaunu pētījumu, kura rezultāti mudina domāt, ka homeostatiskā līdzsvarošanās dzīvniekiem nenotiek vis miega laikā, kā domāts līdz šim, bet gan nomodā, laikā, kad tie ir aktīvi. Pētījuma rezultāti publicēti žurnālā “Cell”.

Viena no galvenajām lietām, ar ko jaunais pētījums atšķiras no iepriekš veiktiem, līdzīgiem miega pētījumiem, ir fakts, ka vairumā agrāko pētījumu izmantotas tikai šūnu kultūras vai anestezēti dzīvnieki. Šajā pētījumā zinātnieki izmantoja žurkas, kas varēja uzvesties pilnīgi dabiski, līdz ar to iegūstot ievērojami ticamākus rezultātus.

Pētījumā zinātnieki uzmanību veltīja neironiem, kas atrodas tajā smadzeņu garozas daļā, kas atbildīga par vizuālās informācijas apstrādi (visual cortex).
Ar smadzeņu garozai pievienotu elektrodu palīdzību pētnieki uzkrāja informāciju par neskaitāmi daudzu neironu individuālo aktivitāti deviņu dienu garumā, kopumā iegūstot datus 6 terabaitu apjomā. Pēc tam, izmantojot īpaši izstrādātus algoritmus, lielais datu apjoms tika apstrādāts un analizēts.

Datu analīzes rezultātā atklājās pārsteidzoši rezultāti – miega laikā neironu homeostāze apstājās. Procesa aktivitāte atkal pieauga brīdī, kad dzīvnieki pamodās.
Tiesa gan, šobrīd tas rada vēl daudzus pagaidām neatbildamus jautājumus. Piemēram, kāpēc homeostatiskā līdzsvarošanās nenotiek miega laikā? Pētījuma autori izvirzījuši hipotēzi, ka tā norise, iespējams, traucē atmiņas stiprināšanas procesam vai kādai citai no miega atkarīgai norisei. Šīs versijas apstiprināšanai gan jāveic vēl papildus pētījumi. Pagaidām neatbildēts paliek arī jautājums, kas ir tas, kas nomoda stāvoklī iniciē homeostatiskās regulācijas aizsākšanos?
Skaidrs ir tikai tas, ka jaunais pētījums varētu būt viens no pirmajiem soļiem ceļā uz jaunu, uzlabotu miega teoriju.

Attēls: pixabay.com

Avoti:

brandeis.edu
en.wikipedia.org/wiki/Sleep
cell.com

Brīvpieejas materiāls. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.