چرا ما انسان ها به خوابیدن نیاز داریم؟

پژوهش جدید دانشگاه آکسفورد نشان می‌دهد که استرس الکتریکی در میتوکندری سلول‌های مغز می‌تواند دلیل نیاز بدن به خوابیدن باشد.

به گزارش تک‌ناک، این پژوهش که در مجله Nature منتشر شده است، نشان می‌دهد که خواب فقط استراحتی برای ذهن نیست، بلکه یک فرایند ضروری برای تعادل انرژی در بدن است.

این کشف نه‌تنها توضیحی فیزیکی و ملموس برای ضرورت خواب ارائه می‌دهد، بلکه می‌تواند دیدگاه علمی درباره خواب، پیری و اختلالات عصبی را متحول سازد.

میتوکندری و عدم تعادل انرژی

پژوهشگران به سرپرستی پروفسور گرو میزن‌بک و دکتر رافائل سارناتارو کشف کردند که خواب زمانی آغاز می‌شود که مغز به یک عدم تعادل ظریف در انرژی واکنش نشان می‌دهد. نقش کلیدی این فرایند بر عهده میتوکندری‌ها است، که اندامک‌های میکروسکوپی هستند و اکسیژن و مواد غذایی را به انرژی قابل استفاده تبدیل می‌کنند.

در نورون‌هایی که خواب را تنظیم می‌کنند و روی مگس‌های سرکه بررسی شدند، زمانی که میتوکندری‌ها بیش‌ازحد تحت فشار قرار گرفتند، شروع به نشت الکترون کردند. این نشت باعث تولید مواد مضری به نام گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) شد. این مواد مثل یک زنگ خطر عمل می‌کنند و به مغز پیام می‌دهند که نیاز به خوابیدن دارد، تا انرژی سلول‌ها دوباره تنظیم شود و از آسیب بیشتر جلوگیری گردد.

دکتر سارناتارو گفت: «میتوکندری نباید بیش از حد نشت الکترون داشه باشند، چرا که در این صورت مولکول‌های مخربی تولید می‌شوند که به سلول‌ها آسیب می‌زنند.»

نورون‌ها مثل فیوز برق عمل می‌کنند

پژوهشگران متوجه شدند که بعضی نورون‌ها مثل فیوز برق عمل می‌کنند؛ آنها مراقب نشت الکترون‌ها هستند و زمانی که مقدار نشت از حد مشخصی بیشتر شود، مغز را وارد حالت خواب می‌کنند تا از آسیب بیشتر جلوگیری شود.

دانشمندان با تغییر میزان جریان الکترون در سلول‌های مغزی مگس‌های سرکه (چه با افزایش و چه با کاهش آن)، توانستند مقدار خواب این حشرات را کنترل کنند. حتی زمانی که انرژی را با نور جایگزین کردند (با کمک پروتئین‌های خاص میکروبی)، همان نتیجه به‌دست آمد: هرچه انرژی بیشتر شد، نشت الکترون‌ها بیشتر شد و در نهایت مگس‌ها بیشتر خوابیدند.

پروفسور میزن‌بک توضیح داد: «ما همیشه می‌خواستیم بدانیم که چرا بدن به خواب نیاز دارد. اگرچه سال‌ها پژوهش‌های مختلفی انجام شده است، اما هیچ‌کس دلیل فیزیکی مشخصی برای آن پیدا نکرده بود. حالا ما کشف کردیم که شاید پاسخ در همان فرایندی باشد که بدن انرژی تولید می‌کند، که همان متابولیسم هوازی است. زمانی که میتوکندری در بعضی نورون‌ها بیش‌ازحد فعال شود و الکترون اضافی نشت کند، این سلول‌ها مثل فیوز عمل می‌کنند و مغز را وارد حالت خواب می‌کنند تا از آسیب ناشی از اضافه‌بار جلوگیری شود.»

ارتباط بین سوخت و ساز، طول عمر و نیاز به خوابیدن

این یافته‌ها به توضیح ارتباط شناخته‌شده میان سوخت و ساز بدن، خواب و طول عمر کمک می‌کند. حیوانات کوچک‌تر که اکسیژن بیشتری به ازای هر گرم وزن مصرف می‌کنند، بیشتر می‌خوابند و عمر کوتاه‌تری دارند. همچنین انسان‌هایی که از بیماری‌های میتوکندریایی رنج می‌برند، حتی بدون فعالیت فیزیکی دچار خستگی شدید می‌شوند. این موضوع اکنون می‌تواند با همین فرایند تازه کشف‌‌شده توضیح داده شود.

دکتر سارناتارو عنوان کرد: «این تحقیق یکی از سوال‌های مهم زیست‌شناسی را روشن می‌کند، اینکه چرا بدن به خوابیدن نیاز دارد. پاسخ آن در همان فرایندی است که سلول‌ها با استفاده از اکسیژن، انرژی تولید می‌کنند.»