تظهر الأبحاث الرائدة أنه عندما ينام الزرد ، تفعل خلاياه العصبية - لتحريرها
ننام جميعًا. من قنديل البحر إلى السحالي المرقطة إلى السناجب الطائرة إلى البشر ، فإن الحاجة ...
معلومات الكاتب
الكاتب : Aya Hassan
ننام جميعًا. من قنديل البحر إلى السحالي المرقطة إلى السناجب الطائرة إلى البشر ، فإن الحاجة إلى النوم أمر عالمي. ولكن السبب البيولوجي الذي يؤدي في النهاية إلى أن الأرق يؤدي إلى الموت كان لغزًا دائمًا.
تقدم الآن ورقة من جامعة بار إيلان نُشرت يوم الثلاثاء في مجلة Nature Communications نظرية رائدة: عندما ننام ، تأخذ خلايانا العصبية استراحة من وظيفتها المعتادة ، وتحرر مواردها لتقليل أضرار الحمض النووي التي تراكمت خلال اليقظة.
النوم ليس له أي معنى تطوري لأنه وقت هش بجنون للنوم. من المرجح أن تأكل المفترس أكثر مما كنت مستيقظًا. فلماذا نتطور نحتاج إلى النوم؟
لقد ثبت أن فقدان النوم يؤثر على أداء الدماغ مثل الذاكرة والتعلم ، من ذبابة الفاكهة إلى البشر. هذا يجادل بقوة بأن النوم ضروري كيميائيًا ، وأن الحرمان من النوم يتسبب في انهيار نوع من النظم التدريجية في المخ.
الآن الأستاذ Lior Appelbaum - من جامعة بار إيلان وجامعة مينا وإيفرارد غودمان للعلوم الحياتية (Goldschmied) مركز أبحاث الدماغ متعدد التخصصات - يعتقد أنه وزملاؤه اكتشفوا السبب البيولوجي. أشرف أبلبوم على الدراسة التي قادها طالب الدراسات العليا ديفيد زادا.
استنادًا إلى مراقبة الخلايا العصبية المفردة في الأسماك الشفافة الحية أثناء النوم واليقظة ، توصلوا إلى أنه إذا لم ينام الكائن الحي ، فإن خلاياه العصبية لا "تنهار" ولا يمكنها أداء صيانة الحمض النووي بكفاءة.
قد يؤدي تراكب الحمض النووي العصبي إلى تفسير كيفية تأثير اضطرابات النوم والنوم على أداء الدماغ ، وحتى الشيخوخة واضطرابات الدماغ المختلفة ، حسب الفريق.
"عندما ينام الكائن الحي بأكمله ، يمكننا الآن تحديد خلايا نائمة مفردة" ، كما قال أبلباوم لصحيفة هاآرتس. "هنا لأول مرة نظهر كيف يؤثر نوم الكائن الحي على حركة الصبغيات وصيانة الدنا في عصبونات وحيدة محددة."
النوم والخلية الفردية
كانت الأسماك المعنية من أسماك الزرد وميني المياه العذبة الضيقة التي كانت تنحدر من جبال الهيمالايا وأصبحت كلبًا مفضلًا في الحيوانات الأليفة وموضوعًا بحثيًا.
لحسن الحظ بالنسبة لباحثي الدماغ ، عندما يكون الزرد شابًا ، يكونون شفافين. حتى جماجمهم تتسم بالشفافية ، مما يجعلها مثالية للأبحاث الرصدية لما يحدث في أدمغتهم الصغيرة. الأهم من ذلك ، مثل البشر ، ينام الزرد خلال الليل.
تحتوي جميع خلايانا على الحمض النووي ، باستثناء خلايا الدم الحمراء عند البشر وبعض الحيوانات الأخرى. من اللحظة التي تأتي فيها كل خلية إلى الوجود ، يبدأ الحمض النووي في التلف. يمكن لجميع أنواع الأشياء إتلاف الحمض النووي ، مثل المواد المؤكسدة ، وحمامات الشمس (في حالة خلايا الجلد) وحتى النشاط العصبي نفسه.
ولكن يجب إصلاح الضرر بواسطة إنزيمات إصلاح الحمض النووي ، من الناحية النظرية.
عندما سُئل كيف يمكن أن يروا بالضبط متى كانت خلية عصبية من الزرد متصلة أو غير متصلة بالإنترنت ، يقول أبيلباوم إن الباحثين طوروا طريقة لتمييز الكروموسومات في الحمض النووي للأسماك وتتبع حركتهم داخل الخلية العصبية. حقق التصوير الخاص بهم دقة رؤية هذه الكروموسومات في الخلايا العصبية في الدماغ الفردية.
باستخدام التصوير الثلاثي الأبعاد وزرد أسماك الرضيع الحي مع كروموسومات ملحوظة ، اكتشف الباحثون أنه عندما تكون الأسماك مستيقظة ، تتناقص حركة الكروموسوم في نواة الخلية وتتراكم أضرار الحمض النووي. إذا استمر اليقظة ، فقد يصل هذا الضرر إلى مستويات غير آمنة.
ديفيد زادا / Lior.Appelbaum@biu.ac.il بعد الحرمان الطويل من النوم ، يمكن للخلايا العصبية أن تموت. ولكن أثناء النوم ، تكون حركة الكروموسوم أسرع. هذه الحركة السريعة هي تعبير عن الصيانة الفعالة للنواة.
وبعبارة أخرى ، ينام النوم بمستويات تلف الحمض النووي في كل الخلايا العصبية الفردية ، كما يقول الباحثون.
صيانة الدنا ليست فعالة بما فيه الكفاية عندما يكون الكائن الحي وأعصابه مستيقظين ؛ يتطلب الكائن الحي فترة نوم غير متصلة بالإنترنت مع انخفاض المدخلات إلى المخ ليكون الإصلاح مناسبًا.
"إنه مثل الحفر في الطريق" ، كما يقول أبلبوم. "تتراكم الطرقات عند التآكل ، خاصةً خلال ساعات الذروة أثناء النهار ، وهي الأكثر ملاءمة وكفاءة لإصلاحها في الليل ، عندما تكون هناك حركة مرور خفيفة".
ماذا عن الخلايا غير العصبية؟ هل يقومون أيضًا بإصلاح الحمض النووي الخاص بهم أثناء نوم الحيوان؟ ربما لا.
اختبر الباحثون نوعين آخرين من الخلايا ، يقول أبلبوم: الخلايا البطانية (الجهاز الوعائي) والخلايا الدبقية. لم يجدوا اختلافات في ديناميات الكروموسوم وتلف الحمض النووي بين النهار والليل. نقترح أن هذه الآلية خاصة بالخلايا العصبية. ومع ذلك ، يجب أن يختبر العمل المستقبلي هذه العمليات في أنواع خلايا أخرى ، مثل العضلات ".
عندما تصبح الخلايا العصبية غير متصلة
خلاصة القول هي أنه عندما تنام الأسماك ، تتصاعد الحركة المحيطة بالكروموسومات ، وقد تبين أن الزيادة في النشاط ضرورية لإصلاح الحمض النووي بكفاءة. هناك بعض الحركة في النواة خلال اليوم ؛ من الواضح أن هناك بعض إصلاح الحمض النووي في الخلايا العصبية. لكن التوازن يميل نحو الإصلاح فقط عندما ينام الزرد.
عززت التجارب النتيجة ؛ على سبيل المثال ، من خلال جعل الأسماك تنام في منتصف فترة اليقظة النهارية عن طريق وضع الميلاتونين في الماء ، وتصوير الزيادة المعتمدة على النوم لحركات الكروموسوم والإصلاح الفعال. أو عن طريق التسبب في تلف الحمض النووي في الأسماك - والذي أعقبه زيادة النوم وتطبيع هذا الضرر.
يلاحظ أبلبوم أننا عرفنا منذ مائة عام أن النوم يساعد الذاكرة والتعلم ، وأداء الدماغ بشكل عام ، لكن السؤال ظل ما الذي فعله على مستوى الخلايا العصبية المفردة. الآن نحن نعرف.
"نعتقد أنه في ظل الظروف العادية ، عندما نكون متعبين ، فإن الأضرار المتراكمة للحمض النووي العصبي تشير بطريقة أو بأخرى إلى المخ ليذهب إلى النوم" ، كما يقول.
عندما سئل عما إذا كانت جميع الخلايا العصبية تنام عندما ينام الكائن الحي ، وإذا كان من المحتمل أن تنام جميعها على نحو مماثل ، يشير أبيلبوم إلى أن أدمغتنا لا تغلق أثناء النوم ؛ يدخلون دولة أخرى.
"ربما تحتاج خلايا عصبية مختلفة إلى كميات مختلفة من النوم" ، كما يقول. "أيضًا ، من المحتمل أنه لا يمكن لكل خلية عصبية أن تذهب إلى النوم عندما تشعر بذلك. هذا من شأنه أن يسبب الفوضى ، وعلى الدماغ أن يعمل بشكل صحيح خلال اليوم. طور Evolution الدماغ بفترة نوم موحدة متزامنة مخصصة للصيانة الخلوية. "
ستكون المرحلة التالية من البحث هي البحث عن الخلايا العصبية التي تنشط بشكل خاص أثناء النوم ، حسب المنطقة من الدماغ. سؤال آخر هو ما يحدث لمجموعات إصلاح الحمض النووي الخاصة بنا أثناء حالات الأحلام - ونحن لسنا الوحيدين الحالمين. خلصت الأبحاث المنشورة في العام الماضي إلى أن الحيوانات التي يمكن أن تصل إلى السحالي تحلم أيضًا.
من الممكن أيضًا الارتباط بأمراض التنكس العصبي. قد يزيد فقدان النوم المزمن من خطر موت الخلايا العصبية بسبب تلف الحمض النووي. يلاحظ أبلبوم أن أحد الأعراض للعديد من أمراض الدماغ هو الأرق.
كان طالب الدكتوراه ديفيد زادا أول مؤلف للدراسة ، مع مؤلفين مشاركين ، الدكتورة تالي ليرر جولدشتاين والدكتورة إيرينا برونشتاين والأستاذ يوفال جاريني ، وجميعهم من جامعة بار إيلان.
Source link
