Nová studie ukazuje, že nahromadění metabolismu ve specializovaných mozkových buňkách je to, co spouští potřebu spánku.
Spánek může sloužit jako více než odpočinek pro mysl; Může také fungovat jako nezbytná údržba pro energetické systémy těla. Nová studie od University of Oxford Vědci, publikovaní v Příroda, ukazuje, že pohon ke spánku je způsoben vytvářením elektrického napětí v malých strukturách mozkových buněk produkujících energii.
Toto zjištění poskytuje konkrétní fyzické vysvětlení biologické potřeby spánku a má potenciál přetvořit vědecké myšlení o spánku, stárnutí a neurologických poruchách.
Mitochondrie a energetická nerovnováha
Výzkumný tým vedený profesorem Gero Miesenböckem z oddělení fyziologie, anatomie a genetiky (DPAG) a Dr. Raffaele Sarnatara v Oxfordském centru pro nervové obvody a chování zjistil, že spánek je spuštěn, když mozek reaguje na jemnou nerovnováhu v energii. Ústřední role leží na mitochondriích, mikroskopických organelách, které přeměňují kyslík a jídlo na využitelnou energii.
U některých neuronů regulačních spánku studovaných na ovocných muškách začínají mitochondrie, které se přetíží, prosakující elektrony. Tento únik způsobuje škodlivé vedlejší produkty zvané reaktivní kyslík druh. Únik funguje jako signál, který nutí mozek ke spánku, což umožňuje obnovení rovnováhy před dalším šířením poškození buněk.
„Nechcete, aby vaše mitochondrie unikla příliš mnoho elektronů,“ řekl Dr. Sarnataro. „Když ano, generují reaktivní molekuly, které poškozují buňky.“
Neurony jako jističe
Tým také zjistil, že specializované neurony se chovají jako jističe s obvody: Monitorují únik elektronů z mitochondrií a spustí spánek, jakmile je dosaženo kritického prahu. Vědci změnili to, jak tyto buňky řídily svou energii – buď rostoucí nebo snižování průtoku elektronů – mohli přímo kontrolovat množství spánku u ovocných mušek.
Dokonce i nahrazení elektronů energií ze světla (pomocí proteinů vypůjčených z mikroorganismů) mělo stejný účinek: více energie, více úniku, více spánku.
Profesor Miesenböck řekl: „Rozhodli jsme se pochopit, pro k čemu je spánek, a proč cítíme potřebu spát vůbec. Navzdory desetiletím výzkumu nikdo neidentifikoval jasný fyzický spouštěč. Nadměrně.
Zjištění pomáhají vysvětlit známé vazby mezi metabolismem, spánkem a životností. Menší zvířata, která konzumují více kyslíku na gram tělesné hmotnosti, mají tendenci spát více a žít kratší životy. Lidé s mitochondriálními chorobami často zažívají oslabující únavu i bez námahy, nyní potenciálně vysvětleni stejným mechanismem.
„Tento výzkum odpovídá na jednu z velkých záhad biologie,“ řekl Dr. Sarnataro. „Proč potřebujeme spát? Odpověď se zdá být zapsána tak, jak naše buňky přeměňují kyslík na energii.“
Reference: „Mitochondriální původ tlaku na spánek“ od Raffaele Sarnataro, Cecilia D. Velasco, Nicholas Monako, Anissa Kempf a Gero Miesenböck, 16. července 2025, Příroda.
Doi: 10.1038/s41586-025-09261-y
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
