Исследователи Калифорнийского технологического института обнаружили механизм, с помощью которого мелатонин способствует засыпанию. Опыты на рыбках данио показали, что гормон связывается с рецепторами MT1 в области мозга, отвечающей за обработку зрительных сигналов, и снижает реакцию на внешние раздражители.
Сон — эволюционно древнее состояние, но ученые до сих пор мало знают о том, как организм его регулирует. Для исследования команда ученых под руководством профессора Дэвида Пробера использовала рыб данио. У этих рыб мозг проще человеческого, но устроен похожим образом. Кроме того, они спят ночью и бодрствуют днем, как люди, в отличие от мышей, которые активны ночью.
Еще в 2015 году команда Пробера обнаружила, что рыбки данио, лишенные способности вырабатывать мелатонин, сохраняли нормальные циркадные ритмы (температура тела, активность). Но при этом у них «ломалась» регуляция сна — они не могли правильно переключаться между сном и бодрствованием. Это показало, что мелатонин служит связующим звеном — внутренние часы дают сигнал, а мелатонин передает его механизмам, которые управляют сном. Без мелатонина часы есть, а команды «пора спать» нет.
В новом исследовании ученые установили, что мелатонин связывается с рецепторами MT1 на поверхности определенных клеток мозга. Генетически модифицированные рыбки данио, лишенные этих рецепторов, теряли циркадную регуляцию сна. Рецепторы MT1 сосредоточены в оптическом тектуме — области мозга, которая обрабатывает зрительную информацию. Ученые предположили, что мелатонин снижает активность этих нейронов, и рыбы перестают реагировать на световые раздражители.
Эксперименты подтвердили гипотезу. Когда в лаборатории ненадолго приглушали свет, обычные рыбы реагировали быстрым движением. Но после обработки мелатонином они реагировали гораздо слабее, даже оставаясь бодрствующими. В другом эксперименте рыбы, у которых не вырабатывался мелатонин, реагировали на мерцающий свет ночью так же активно, как днем. Это значит, что мелатонин не просто «усыпляет», а напрямую подавляет поведенческие реакции на зрительные стимулы.
«Одной из отличительных черт сна является снижение реакций на стимулы окружающей среды. В отличие от многих снотворных, мелатонин не вызывает непреодолимого желания спать. Скорее, он делает человека более восприимчивым к засыпанию, снижая чувствительность к внешним раздражителям», — говорит профессор Пробер.
В будущем команда намерена выяснить, влияет ли мелатонин на реакцию на звук и прикосновения.
Ранее ученые выяснили, что мелатонин помогает восстанавливаться после работы в ночную смену.