Los seres humanos somos animales diurnos, lo que significa que normalmente dormimos por la noche y estamos despiertos durante el día, debido al menos en parte a la luz o la falta de ella. Se sabe que la luz afecta el sueño indirectamente al arrastrar - modificar la duración de -nuestros ritmos circadianos y también rápida y directamente debido a un fenómeno conocido como enmascaramiento. Pero si bien se sabe mucho sobre cómo la luz afecta los ritmos circadianos, se sabe poco sobre los efectos directos de la luz en el sueño: ¿Por qué tendemos a despertarnos siLas luces se encienden en medio de la noche ¿Por qué la oscuridad nos da sueño? Los investigadores de Caltech en el laboratorio del profesor de Biología David Prober dicen que han descubierto al menos parte de la respuesta: una proteína específica en el cerebro que responde aluz y oscuridad para establecer el equilibrio correcto entre el sueño y la vigilia.
Su trabajo se describe en un artículo que aparece en línea en la revista neurona el 22 de junio
"Los investigadores habían identificado previamente los fotorreceptores en el ojo necesarios para el efecto directo de la luz sobre la vigilia y el sueño", dice Prober. "Pero queríamos saber cómo el cerebro utiliza esta información visual para afectar el sueño".
El laboratorio Prober utiliza el pez cebra como organismo modelo para estudiar el sueño. Los animales son ópticamente transparentes, lo que permite obtener imágenes no invasivas de sus neuronas; también tienen un patrón de sueño / vigilia diurno como el de los humanos. Para investigar cómo responde su sueño aLight, Wendy Chen, una ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Prober, dirigió estudios que examinan una proteína particular en el cerebro del pez cebra llamada prokineticina 2 Prok2.
Chen modificó genéticamente el pez cebra para sobreexpresar Prok2, lo que resultó en una abundancia de la proteína. Descubrió que, a diferencia del pez cebra normal, estos animales tenían más probabilidades de quedarse dormidos durante el día y de despertarse por la noche. Sorprendentemente, los efectos síno dependen del ciclo circadiano normal de sueño / vigilia de los peces modificados, sino que dependen únicamente de si las luces están encendidas o apagadas en su entorno. Estas observaciones sugieren que un exceso de Prok2 suprime tanto el efecto de despertar habitual de la luz como el efecto sedante de la oscuridad..
Chen luego generó un pez cebra con formas mutadas de Prok2 y su receptor, y observó defectos del sueño dependientes de la luz en estos animales. Por ejemplo, Chen encontró que el pez cebra con un receptor Prok2 mutado era más activo cuando las luces estaban encendidas y menos activo cuandolas luces estaban apagadas, lo contrario de lo que había observado en animales que sobreexpresaban Prok2 y tenían receptores Prok2 funcionales.
"Aunque los animales diurnos como el pez cebra pasan la mayor parte del tiempo dormidos por la noche y despiertos durante el día, también toman siestas durante el día y ocasionalmente se despiertan por la noche, de forma similar a muchos humanos", dice Prober. "Los resultados de nuestro estudiosugieren que los niveles de Prok2 juegan un papel fundamental en el establecimiento del equilibrio correcto entre el sueño y la vigilia durante el día y la noche ".
A continuación, los investigadores querían saber cómo Prok2 modulaba los efectos de la luz sobre el sueño. Para responder a esta pregunta, decidieron examinar si se necesitaban otras proteínas en el cerebro que se sabe que afectan el sueño para los efectos de Prok2 en el comportamiento del sueño.Descubrieron que el efecto sedante de la sobreexpresión de Prok2 en presencia de luz requiere galanina, una proteína conocida que promueve el sueño. También encontraron que la sobreexpresión de Prok2 aumentaba el nivel de expresión de galanina en el hipotálamo anterior, un centro clave que promueve el sueño en el cerebro.. Pero en animales que fueron diseñados para carecer de galanina, la sobreexpresión de Prok2 no aumentó el sueño.
Estos hallazgos proporcionan los primeros conocimientos sobre cómo la luz puede interactuar con el cerebro para afectar el sueño y proporcionan una base para que los científicos comiencen a explorar los genes y las neuronas que subyacen al fenómeno. Sin embargo, se necesita más trabajo para explicar completamente cómo la luz y la oscuridadafectan directamente el sueño y la vigilia, y para determinar si Prok2 tiene una función similar en los humanos. Si lo hace, este trabajo podría eventualmente conducir a nuevos medicamentos que promueven el sueño y la vigilia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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