Для развития зрения необходим быстрый сон

Открытие, опубликованное в Science Advances, расширяет понимание детских потребностей сна и ставит под вопрос все более широкое использование разрушающих фазу быстрого сна лекарств, таких как стимуляторы и антидепрессанты.

По словам профессора медицины Маркоса Фрэнка, ученые знали, что детеныши животных проводят большую часть своего раннего периода жизни в фазе быстрого сна, но мало было известно о фактических основах возможности быстрого сна изменить или рекомбинировать воспоминания.

С учетом новых идей Фрэнк и его коллеги документировали влияние сна на развитие зрения у молодых животных. Исследователи обнаружили, что мозг изменяет схемы в зрительной коре по мере того, как животные исследуют мир вокруг них, но быстрый сон необходим, чтобы удержать эти изменения.

Ученые показали, что изменения заключены в, ферменте ERK, который активируется только во время сна.

«Быстрый сон действует как химический проявитель в старинных фотографиях, чтобы сделать следы опыта более постоянными и зафиксированными в головном мозге, - сказал Фрэнк. - Опыт хрупок. Эти следы, как правило, исчезают в отсутствие сна и мозг в основном забывает, что он видел».

Фрэнк говорит, что молодой мозг, в том числе у человеческих детей, проходят через критические периоды пластичности - или коррекции - когда развиваются зрение, речь, язык, двигательные навыки, социальные навыки и другие высшие когнитивные функции. Исследование показывает, что в течение этих периодов быстрый сон помогает растущему мозгу регулировать прочность или количество его нервных связей в соответствии с вводными, которые он получает из окружающей среды, сказал он.

В 1960-х, сказал Фрэнк, хирурги заметили, что отсрочка удаления врожденной катаракты у детей привела к серьезным проблемам, например, диплопии и невозможности согласовать движения глаз.

«Зрительная кора очень чувствительна к получаемой информации в критические периоды своего развития, - сказал он. - Если зрение блокируется на этих стадиях, это приводит к проблемам».

В исследовании была использовали модель, основанная на этом открытии, с целью определить конкретные эффекты фазы быстрого сна на развитие зрения. У животных на одном глазу помещали заклейку, а деятельность их мозга контролировалась во время бодрствования и во время сна.

Во время фазы быстрого сна животных периодически будили легким нажатием на корпус. Контрольных животных будили во время медленного сна.

Анализы показали, что у животных, испытывающих дефицит быстрого сна, нормальное зрение не развивается. «Без сна постоянные пластичные изменения в зрительной коре не происходят, и фермент ERK не активируется», - сказал Фрэнк.

Ранее исследователи установили, что ERK работает при превращении нейрональных генов в протеины, которые закрепляют изменения мозга. Исследование «имеет большие последствия для нашего понимания сна у детей», по мнению Фрэнка.

«Мы знаем, что есть разные этапы в развитии ребенка, когда сон необходим для роста – эта необходимость очень высока у младенцев, но также у подростков, когда их мозг быстро меняется, - сказал он. - Кроме того, среди педиатров все больше распространяется практика назначать составы, которые влияют на деятельность мозга в ранний период жизни - не только риталин от синдрома дефицита внимания, но также антидепрессанты и другие препараты. Дело в том, что у нас очень мало данных доклинических исследований, чтобы выяснить, как эти препараты влияют на развитие мозга в краткосрочной и долгосрочной перспективе».

«Почти все эти препараты потенциально могут подавить сон и быстрый сон, в частности. Быстрый сон является очень хрупким. Он может быть подавлен лекарствами очень легко», – говорит Фрэнк.