Upał a senność – czy ciepło nas usypia?

Neurobiolodzy odkryli, że owady, a dokładnie muszki owocówki są zaprogramowane na drzemkę w środku dnia. Dlaczego? Najnowsze badanie ujawniło obwód termometryczny mózgu, a więc specjalną sieć między dwoma rodzajami neuronów: czuciowymi i regulującymi rytm dobowy. Czy taki mechanizm występuje także u ludzi?

Czy sjesta może być wynalazkiem biologii?

W najgorętsze letnie dni może się zdarzyć, że w środku dnia „zapadamy” w drzemkę. W niektórych częściach świata normą kulturową jest planowanie takiego wypoczynku, np. w ramach sjesty – zamyka się wówczas firmy w najcieplejszych godzinach dnia. Jak się okazuje, może za tym stać biologia, a nie jak dotąd myślano – kultura.

Neurobiolodzy z Northwestern University znaleźli kilka tropów, które prowadzą do zgłębienia tego tematu. Specjaliści odkryli, że muszki owocowe są „zaprogramowane” do drzemki w środku dnia. Co ciekawe, nowe studia są następstwem prac z 2020 roku, w którym zespół zidentyfikował termometr mózgowy aktywny tylko w zimnej pogodzie. Obecne przedsięwzięcie zbadało podobny obwód (umownego) termometru w stosunku do upałów. Publikacja ukazała się na łamach „Current Biology”.

Profesor Marco Gallio objaśnia, że zmiany temperatury mają silny wpływ na zachowanie zarówno w przypadku ludzi, jak i zwierząt. Dostarczają zwierzętom wskazówkę, że jest czas na dostosowanie się do zmieniających się pór roku. Uczony ponadto podkreśla znaczenie ekstremalnego wpływu temperatury na sen. Wiemy zresztą o tym, że np. niektóre zwierzęta zapadają w sen zimowy. Jednak specyficzne obwody mózgowe, które pośredniczą w interakcji między temperaturą a ośrodkami snu, pozostają w dużej mierze niepoznane dostatecznie dobrze, aby móc je w pełni odwzorować.

Sen muszek owocówek w trakcie upałów

Praca jest pierwszą tego typu, która identyfikuje receptory tzw. ciepła absolutnego w głowie muszki, reagujące na temperatury powyżej około 77 stopni Fahrenheita, czyli 25℃. (preferowana temperatura owych owadów). Przewrotnie można powiedzieć, że pospolita laboratoryjna muszka owocowa (Drosophila) skolonizowała prawie całą planetę, tworząc bliski związek z ludźmi. W tym ujęciu nie dziwi więc fakt, że jej ulubiona temperatura również odpowiada temperaturze wielu ludzi.

Potwierdziły się przypuszczenia ekspertów, stawiane na podstawie wyników poprzedniej pracy na temat zimnej temperatury. Badacze odkryli, że neurony mózgu odbierające informacje o cieple są częścią szerszego systemu regulującego sen. Gdy obwód gorąca przebiegający równolegle do obwodu zimna jest aktywny, komórki docelowe promujące sen południowy pozostają włączone dłużej. Skutkuje to zwiększeniem długości snu południowego, który utrzymuje muszki z dala od najgorętszej części dnia. Innymi słowy: odkryty mechanizm zachęca muszki do drzemki w trakcie upałów.

Czym jest konektom?

Studia te były możliwe dzięki 10-letniej inicjatywie, której efektem stała się pierwsza ukończona mapa połączeń neuronowych (zwana konektomem, ang. connectome) muszki owocówki. Dzięki nowemu narzędziu badacze mają dostęp do systemu komputerowego, który relacjonuje wszystkie możliwe połączenia mózgowe każdej z około 100 tys. komórek mózgowych owada. Jednak nawet z tą niezwykle szczegółową mapą naukowcy nadal muszą dowiedzieć się, jak informacje w mózgu przechodzą z punktu A do B.

Kolejne wyzwania w analizie wpływu temperatury na sen

Następnie zespół prof. Gallio ma nadzieję poznać wspólne cele obwodu zimna i gorąca, aby odkryć, jak każdy z nich może wpływać na sen. Według relacji jednego z współautorów publikacji zespół badaczy zidentyfikował jeden neuron, który może być miejscem integracji wpływu gorącej i zimnej temperatury na sen oraz aktywność muszki owocowej. Takie odkrycie otworzyłoby interesujące studia uzupełniające.