هرچه زمان بیشتری بیدار بمانیم، به نظر می‌رسد برخی سلول‌های مغزی فشار برای خوابیدن را بیشتر می‌کنند، تا جایی که در نهایت مقاومت در برابر استراحت تقریباً غیرممکن می‌شود.
فشار خواب (Sleep drive) همان فشار زیستی برای استراحت است که در طول ساعات بیداری انباشته می‌شود و هوشیار ماندن را به‌تدریج دشوارتر می‌کند. پس از بیداریِ طولانی‌مدت، این فشار معمولاً به خواب جبرانیِ طولانی‌تر و عمیق‌تر منجر می‌شود؛ با این حال، دانشمندان همواره در تلاش بوده‌اند تا توضیح دهند سیستم عصبی چگونه زمان بیداری را ثبت می‌کند و آن را به نیازی روزافزون برای استراحت تبدیل می‌نماید.
محققان به سرپرستی پروفسور الکس شیِر (Alex Schier) در بیوسنتر دانشگاه باسل، اکنون دو گروه از نورون‌های ساقه مغز را شناسایی کرده‌اند که به نظر می‌رسد نقشی محوری در این فرایند دارند.
شیِر می‌گوید:
ما جمعیت‌هایی از نورون‌ها را شناسایی کرده‌ایم که بیداریِ طولانی‌مدت را زیر نظر می‌گیرند و فعالانه خواب را ترغیب می‌کنند. این یک تکهٔ گم‌شده و مهم از پازل درکِ علت خواب‌آلودگی ماست.
نورون‌هایی که زمان بیداری را ثبت می‌کنند
محققان فعالیت مغزی موش‌ها را در طول دوره‌های عادی خواب و بیداری، محرومیت اجباری از خواب، و خواب جبرانی نقشه‌برداری کردند. تحلیل‌های آن‌ها مناطق متفاوتی از مغز را برجسته کرد که فعالیتشان بسته به مدت زمان بیدار ماندن حیوانات تغییر می‌کرد.
تیم تحقیقاتی در یکی از این مناطق، دو جمعیت نورونی مهم را شناسایی کرد: نورون‌های گابائرژیک (GABAergic) و نورون‌های سروتونرژیک (serotonergic). گابا و سروتونین پیام‌رسان‌های شیمیایی با نقش‌های گسترده در عملکرد مغز هستند، اما این سلول‌های به‌خصوص ظاهراً در انباشت فشار خواب نقش دارند.
هر دو گروه با ادامه یافتن بیداری، به شکل فزاینده‌ای فعال‌تر شدند. سپس فعالیت آن‌ها پس از شروع خواب کاهش یافت؛ امری که نشان می‌دهد این نورون‌ها به یک نیاز زیستیِ در حال انباشت پاسخ می‌دادند، نه اینکه صرفاً بیدار یا خواب بودن حیوانات را علامت‌گذاری کنند.
کم و زیاد کردن فشار خواب
برای تعیین اینکه آیا این نورون‌ها صرفاً بیداری را ثبت می‌کردند یا واقعاً باعث خواب می‌شدند، محققان دست به تغییر تجربیِ فعالیت آن‌ها زدند. فعال‌سازی هر دو جمعیت نورونی باعث شد موش‌ها طولانی‌تر و عمیق‌تر بخوابند و الگویی شبیه به خواب جبرانی ایجاد کنند که معمولاً پس از بیداری طولانی رخ می‌دهد.
مهار کردن همین نورون‌ها نتیجه‌ای برعکس داشت. موش‌ها بسیار کمتر خوابیدند و هوشیار ماندند؛ موضوعی که نشان می‌دهد این سلول‌ها کاری بیش از ثبت زمان بیداری انجام می‌دهند. آن‌ها فعالانه به تبدیل بیداریِ طولانی‌مدت به تمایل شدید برای خواب کمک می‌کنند.
شیِر می‌گوید:
این نورون‌ها صرفاً بیدار بودن حیوان را سیگنال‌دهی نمی‌کنند. آزمایش‌های ما نشان می‌دهد که آن‌ها برای ترغیب خواب حیاتی هستند و ممکن است اجزای کلیدیِ مدارهای عصبیِ مولدِ فشار خواب باشند.
این نتایج مدرکی غیرمعمول و مستقیم ارائه می‌دهد مبنی بر اینکه نورون‌های فعال در زمان بیداری می‌توانند فشار خواب ایجاد کنند. این یافته، سیستم‌های مغزیِ ایجادکنندهٔ نیاز به خواب را از سیستم‌هایی که صرفاً آن را تشخیص داده یا به آن پاسخ می‌دهند، تفکیک می‌کند.
موش‌ها ۷۰ درصد کمتر خوابیدند
خیره‌کننده‌ترین نتیجه زمانی به دست آمد که هر دو جمعیت نورونی برای مدتی طولانی مهار شدند. موش‌ها حدود ۷۰ درصد کمتر از حد معمول خوابیدند، با این حال اکثر آن‌ها برخی از مشکلات رفتاری شدیدی را که معمولاً با محرومیت از خواب همراه است، نشان ندادند.
این پاسخ غیرمنتظره پیشنهاد می‌کند که مدت زمان خواب و نیاز به خواب ممکن است بیش از آنچه قبلاً تصور می‌شد از هم تفکیک‌پذیر باشند. به نظر می‌رسد این نورون‌ها نه تنها بر مدت زمان خواب حیوان، بلکه بر شدت انباشت فشار خواب نیز تأثیر می‌گذارند.
دکتر ویلیام جو (Dr. William Joo)، نویسنده اول این مطالعه می‌گوید:
مطالعات آینده می‌تواند نحوه تعامل این نورون‌ها با بقیه بخش‌های مغز و چگونگی ایجاد فشار خواب در سطح مولکولی را آشکار کند. توانایی ما در تغییر پایدار رفتار خواب، همچنین به ما اجازه می‌دهد تا سازگاری‌ها با کمبود خوابِ طولانی‌مدت را بررسی کنیم؛ این امر ممکن است در نهایت راه‌هایی را برای ایجاد تاب‌آوری در برابر محرومیت از خواب و سایر چالش‌های فیزیولوژیک آشکار سازد.
چرا مدار خواب اهمیت دارد؟
به طور خلاصه، این یافته‌ها نورون‌های گابائرژیک و سروتونرژیک ساقه مغز را به عنوان محرک‌های فعالِ فشار خواب در موش‌ها شناسایی می‌کنند. آن‌ها در طول بیداری طولانی‌مدت فعال‌تر می‌شوند و به آغاز خواب جبرانیِ پس از آن کمک می‌کنند.
درک اینکه مغز چگونه احساس اجتناب‌ناپذیر بودن خواب را ایجاد می‌کند، در نهایت می‌تواند تحقیقات در مورد اختلالات خواب، کمبود مزمن خواب و روش‌های سازگاری موجودات زنده با استرس‌های فیزیولوژیک را بهبود بخشد.
منبع: Scitechdaily
