Во время сна, как известно, тело человека отдыхает, восстанавливая повреждения в клетках за прошедший день. Репарация ДНК во время сна необходима, чтобы не заболеть, поэтому человек проводит треть своей жизни во сне. Именно поэтому после полноценного сна человек чувствует бодрость — его тело снова готово к новым энергозатратным и стрессовым событиям — УФ-излучению, окислительному стрессу, ферментативным ошибкам и т. п.

В новой работе, о которой рассказывает EurekAlert, ученые из израильского университета Бар-Илана стремились понять, как запускается механизм, сигнализирующий мозгу, что пора спать и могут ли повреждения ДНК быть драйвером данного процесса. Оказалось, что могут.

Эксперименты провели на моделях рыбок данио — идеальном для такого наблюдения организме ввиду своей прозрачности, схожими с человеком базовыми функциями мозга и аналогичной потребности в ночном сне.

Ученые увидели, что накопление повреждений ДНК постепенно доходило до критической отметки, вызывая желание поспать. Последовавший за этим сон способствовал репарации ДНК, восстанавливая повреждения.

Убедившись, что повреждения ДНК являются движущей силой для появления ощущения усталости и желания поспать, авторы решили определить минимальное время для сна у рыбок, чтобы те просыпались «бодрыми».

Оказалось, что шесть часов ночного сна были минимальны для восстановления рыбок. Если продолжительность сна была ниже, повреждения сна не были уменьшены до необходимого уровня, поэтому рыбки продолжали спать даже в дневное время.

Дальнейшие наблюдения показали, что решающее значение для запуска этого механизма играет белок PARP1, служащий своеобразной антенной для мозга, сигнализируя ему «пора спать». Усиление PARP1 способствовало желанию поспать, а ингибирование, напротив, заставляло рыбок не чувствовать усталости и продолжать бодрствовать и, как следствие, не восстанавливать накопленные за день повреждения ДНК. Вскоре аналогичных результатов удалось добиться и на моделях мышей.

Этот механизм наглядно объясняет связь между нарушением сна и старением, нейродегенеративными и другими заболеваниями.

Теперь авторам предстоит подтвердить свои выводы на моделях более крупных животных, чтобы применить полученные выводы для разработки стратегий лечения и профилактики расстройств сна. Оптимальным считается 7-8 часов ночного отдыха — непрерывного сна, после которого человек чувствует себя отдохнувшим.

Не исключено, что сон будет необходим и искусственному интеллекту, чтобы обучаться наиболее эффективно. Об этом заявили ученые из США, анализируя слабые стороны ИИ.