Почему человек никогда не задыхается во сне, выяснили ученые

Человек никогда не умирает во сне из-за недостатка воздуха и просыпается при появлении угрозы для его жизни благодаря наличию в его мозге особой группы нейронов, постоянно замеряющей уровень СО2 в крови, говорится в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

По текущим оценкам ВОЗ, примерно шесть процентов взрослых и два процента детей страдают от апноэ - частичного или полного прекращения дыхания, связанного с тем, что их дыхательные пути сужаются или деформируются во время сна. В некоторых случаях апноэ может приводить к развитию усталости, ухудшению памяти и некоторым другим проблемам, но люди фактически никогда не умирают от подобных проблем.

"Когда человеку с апноэ начинает не хватать кислорода, он просыпается, начинает дышать и опять засыпает, и этот цикл может повторяться по несколько сотен раз за ночь, из-за чего такой больной никогда не может по-настоящему заснуть. Утром он, скорее всего, даже и не вспомнит, что ему не удалось нормально поспать, но при этом он будет чувствовать себя сильно уставшим", - рассказывает Клиффорд Сейпер (Clifford Saper) из Гарварда (США).

Сейпер и его коллеги выяснили, какая часть мозга отвечает за подобные "экстренные пробуждения", и научились управлять ее работой, экспериментируя на мышах, живших в клетках, уровень кислорода и СО2 в которых можно было гибко менять.

Наблюдая за работой нервной системы этих грызунов во время сна, ученые обнаружили, что на недостаток кислорода и повышение концентрации СО2 в крови реагировала одна особая зона в их мозге, так называемое парабрахиальное ядро.

Выделив те клетки, которые реагировали на углекислоту и "включали" остальные части мозга, ученые обработали их специальным ретровирусом, который вставил в них гены, заставлявшие эти нейроны принудительно "включаться" при облучении импульсами синего лазера или же отключаться при "обстреле" желтым или оранжевым светом.

Как показали дальнейшие опыты, принудительное включение этих клеток действительно заставляло грызуна просыпаться и лишало его сна даже при нормальном количестве кислорода в их клетках и при отсутствии проблем с дыханием, а их отключение заставляло их заснуть при критически высоких концентрациях СО2, что могло убить мышь в том случае, если бы ученые не вернули состав воздуха в норму.

Дальнейшее изучение этих нейронов и цепочек, к которым они подключены, как надеются биологи, поможет нам создать лекарства от апноэ и других нарушений сна, связанных с дыханием, и понять, как работают другие части мозга, связанные со сном и бодрствованием.