Белок NOTCH, который играет одну из ведущих ролей в эмбриональном развитии, во взрослом мозгу устраняет симптомы недосыпания, помогая сохранять внимание и способность к обучению.

Группа нейробиологов с медицинского факультета Вашингтонского университета (США) искала способ, как повысить работоспособность мозга при вынужденной бессоннице. Эксперименты привели к неожиданному результату: оказалось, что активность уставшего мозга стимулируется белком, от которого во многом зависит развитие эмбриона.

Белок NOTCH участвует в контроле дифференцировки клеток во время зародышевого развития. Но при этом было замечено, что у дрозофил, которые испытывали нехватку сна, зачем-то повышалась активность генов, подавлявших синтез белка NOTCH. Такие же гены-подавители инициировались у людей при вынужденной бессоннице.

Рис. 1. Нейроны (зелёные) в окружении глиальных клеток (красные) (фото C.J.Guerin, PhD, MRC Toxiology Unit).

Тогда Пол Шоу решил со своей командой проверить, как скажется изменение содержания этого белка на умственных способностях фруктовых мушек. В эксперименте дрозофилам предлагалось выбрать, куда лететь: в светлую трубку или тёмную. Светлое окружение мухи инстинктивно предпочитают больше, но в опыте положительный стимул был совмещён с отрицательным, так как светлая трубка пахла хинином, которого мухи избегают. В итоге насекомые обучались лететь через тёмную трубу. При этом к концу обычного периода бодрствования мухи, как и люди, становились более «невнимательными» и хуже усваивали, что лететь на свет в данном случае нельзя. Дальнейшая бессонница лишь резко ухудшала «сообразительность» мух.

А вот дрозофилы, у которых в мозгу были выключены гены-подавители белка NOTCH, продолжали показывать хорошую обучаемость, как если бы они успели хорошо выспаться за ночь — хотя им не давали спать вообще.

Оказалось, что белок NOTCH у взрослых мух синтезируется в мозгу, причём даже не в нейронах, которые выполняют всю работу, а глиальных клетках, играющих пассивную роль, обеспечивая нейронам питание и опору. Теперь, очевидно, придётся рассматривать клетки нейроглии как полноправных участников регуляции сна и вообще процессов высшей нервной деятельности.

Открытие должно иметь большое практическое значение, ведь, побуждая клетки синтезировать NOTCH, можно повысить эффективность работы тех, кто, к примеру, связан с круглосуточными дежурствами. А это и военные, и сотрудники МЧС, и авиадиспетчеры, и врачи «скорой помощи».

Работа исследователей опубликована в статье

Laurent Seugnet, Yasuko Suzuki, Gabriel Merlin, Laura Gottschalk, Stephen P. Duntley, Paul J. Shaw Notch Signaling Modulates Sleep Homeostasis and Learning after Sleep Deprivation in Drosophila. – Current Biology. – 10.1016/j.cub.2011.04.001.