خواب به شدت با تفکر ما گره خورده است، هنگامی که خواب کافی دریافت می کنیم، کارایی ذهن ما بهتر است، درحالیکه در صورت نداشتن خواب مناسب، عملکرد ما کاهش میابد. آنچه این اثرات را ایجاد می کند برای دانشمندان علوم اعصاب آشنا است: سیگنال های روشنایی و تاریکی، به تنظیم ریتم های شبانه روزی ما کمک می کنند تا ژن های ساعت که به عنوان ساعت داخلی بدن عمل می کنند و نورون هایی که از طریق اتصالاتی به نام سیناپس ها به یکدیگر سیگنال می دهند، عملکرد خود را تنظیم کنند.
یافته های منتشر شده در 10 اکتبر در دو مقاله، نقش سیناپس را در مرکزیت قرار می دهد. محققان نشان می دهند، این فضاهای ارتباطی عصبی جایی است که تنظیمات داخلی برای خواب و رفتارهای مربوط به خواب ما به هم گره می خورد. ساعت های سلولی با توجه به پیش بینی ساخت پروتئین های سیناپسی، مناطق اطراف سیناپسها را به صورت ریتمیک آماده می کنند. اما یافته های جدید حاکی از آن است که در غیاب خواب کافی و مناسب، در ساخت این پروتئین های مهم اختلال ایجاد می شود.
رابرت گرین، متخصص عصب شناسی در مرکز پزشکی دانشگاه تگزاس جنوب غربی، اظهار می کند: مغز در حال آماده شدن برای یک رویداد است، اما این بدان معنا نیست که شما واقعاً در حال انجام آن هستید. گرین مطالعات را “جالب” می داند و بیان میکند که آنها ارتباط “مشکوک طولانی” بین زمانبندی داخلی و رفتارهای خواب را تأیید می کنند.
وقتی احساس خواب آلودگی می کنیم، دو عامل درگیر هستند: “احساس خواب”، یا افزایش حس فریبنده نیاز به یک بالش دلپذیر به هنگام طولانی شدن زمان بیداری، و ساعت داخلی ما، سیگنالی را نشان می دهد که نقطه عادی برای خاموش شدن است.
در یکی از این دو مطالعه، سارا بی. نوویا از انستیتوی داروسازی و سم شناسی در دانشگاه زوریخ و همکارانش نشان دادند که در موش ها، ساعت داخلی، تولید ریتمیک دستورالعمل ها یا رونوشت ها را برای ساخت پروتئین تنظیم می کند. به نظر می رسد که احساس خواب آلودگی، مراحل آخر تولید پروتئین را آغاز می کند.
تیم نویا دو بار پیک فعالیت نورون ها در نواحی مغزی مربوط به عملکرد شناختی را در 24 ساعت شبانه روز، یکبار درست قبل از بیدار شدن و بار دیگر قبل از خوابیدن، مشاهده کردند. نسخه قبل از”زمان خواب” به پروتئین هایی که پروتئین های دیگر را تنظیم می کنند، مربوط می شد، در حالی که دستورالعمل قبل از “زمان بیداری” برای پروتئین های مرتبط با عملکرد سیناپس بود.
این مولکولها مرحله تازه ای برای تجدید سریع سیناپس ها در طول خواب را تعیین می کنند. موشهایی که فاقد ژنهای مهم ساعت هستند، این پیک ها را نشان ندادند.
با چرخه منظم خواب و بیداری، پروتئین ها با استفاده از این دستورالعمل ها، طبق روند طبیعی و مناسب ساخته می شوند. اما، در موش هایی که از خواب کافی محروم بودند، نویا و همکارانش نشان دادند که این سلول ها کماکان به تولید نسخه ها ادامه میدهند اما پروتئین های مربوطه را نمیسازند.
این نتایج حاکی از آن بود که خواب، آخرین مرحله ساخت پروتئین را در سیناپسها تنظیم می کند.
همه پروتئین هایی که سلول ایجاد می کند لزوماً فعال نمی باشند. در یک مقاله، Franziska Brüning از دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ و انستیتوی بیوشیمیایی ماکس پلانک در مارتینزر، آلمان، و همکارانش در مورد کاربرد ریتمیک مطالعه کردند. اضافه شدن یا حذف یک مولکول فسفات، به عنوان ضامن فعال یا خاموش کردن پروتئین ها عمل می کند. بنابراین، محققان از نزدیک این روند را مورد بررسی قرار دادند.
آنها دریافتند که میزان پروتئین هایی که فسفات به آن ها اضافه می شود، نیز دو بار به پیک رسیده اند که پیک بزرگتر، درست قبل از بیدار شدن رخ داده است. و مانند پروتئین ها در مطالعه قبلی، کمبود خواب این پیک ها را از بین برد.
در این مطالعه، محققان اندازه گیری های خود را هر چهار ساعت انجام می دادند، در مقایسه با مطالعات قبلی که معمولاً در یک دوره 24 ساعته در یک ناحیه به خصوص انجام می شد. این یک تجزیه و تحلیل جامع در کل چرخه روشنایی-تاریکی است.
ماریا رابلز، دانشمند علوم اعصاب در دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ اظهار می کند: یافته های متفاوت مراحل مختلف تولید و فعالیت پروتئین بسیار پراهمیت است، و نشان می دهد مغز “روشی زیبا برای کنترل” این مولکول ها دارد.
Akhilesh B. Reddy، متخصص عصب شناسی دانشکده پزشکی پرلمن در دانشگاه پنسیلوانیا، توضیح می دهد، اگرچه این تحقیقات در مغز موش ها انجام شده، ولی ثابت شده که مغز این حیوانات شباهت بسیار قابل توجهی با مغز انسان ها دارند.
این یافته ها دلالت بر چگونگی تثبیت خاطرات در هنگام خواب دارد، از جمله راه های امیدوار کننده ای برای تحقیقات، که تمرکز آن مستقیماً روی وقایع سیناپس می باشد. رابلز بیان می کند، این بدان معنا نیست که مداخلات برای تقویت حافظه و شناخت در آینده نزدیک، بر اساس این یافته ها باشد. چرا که این یافته ها تنها قسمتی از یک کوه یخی است و کماکان به بررسی و مطالعات گسترده تری نیاز دارد.
برای اطلاعات بیشتر به موسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.
منبع:
Scientific American
درباره نویسنده
دکتر علی محمد کمالی فارغ التحصیل دکترای تخصصی علوم اعصاب از دانشگاه علوم پزشکی شیراز، بیش از 15 سال است که در زمینه پژوهش، تدریس و فعالیت های اجرایی در حوزه علوم اعصاب فعالیت و تجربه دارد. وی همچنین در ارتقا عملکرد های شناختی با استفاده از نوروتکنولوژی و مطالعات خواب تخصص ویژه ای دارد. او یکی از بنیانگذاران انستیتو سلامت مغز دانا است، (گروهی که سلامت مغز را اولویت جامعه می داند).
دکتر کمالی بیش از 50 مقاله پژوهشی (h-index 13) در مجلات معتبر علمی به چاپ رسانده و در حال حاضر مدیر عامل انستیتو سلامت مغز دانا است. بعلاوه به عنوان پژوهشگر ارشد واحد مغز، شناخت و رفتار دپارتمان علوم اعصاب دانشگاه علوم پزشکی شیراز مشغول فعالیت می باشد. می توانید پژوهش او را در Google Scholar دنبال کنید.
دکتر کمالی علاوه بر تخصص در زمینه علوم اعصاب، سال ها است که به عنوان مدیر اجرایی مجله علوم پزشکی پیشرفته و فناوری های کاربردی (JAMSAT) مشغول به فعالیت است. همچنین به عنوان دبیر اجرایی انجمن علوم اعصاب ایران شاخه فارس فعالیت می کند.