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Warum hält uns das Licht wach und die Dunkelheit macht uns schläfrig?
Viele von uns haben gehört, dass das Einschlafen, wenn es draußen dunkel ist, gesund ist, da Licht und Dunkelheit unseren zirkadianen Rhythmus beeinflussen. Aber wie wirkt sich Licht auf unseren Schlaf-Wach-Rhythmus aus? Neue Forschung könnte einen Teil der Antwort gefunden haben.
Eine neue Studie fand ein Protein im Gehirn, das auf Licht und Dunkelheit reagiert.
Jetzt, da der Sommer da ist, brauchen diejenigen von uns, die nach 6 Uhr morgens schlafen wollen, ein gutes Paar Jalousien; Licht tendiert dazu, uns aufzuwecken. Aber warum passiert das?
Die meisten von uns wissen, dass Licht eine Rolle bei der Regulierung unseres zirkadianen Rhythmus spielt, aber wie Licht direkt den Schlaf beeinflusst, ist kaum verstanden. Forscher des California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena untersuchten die Auswirkungen von Licht auf den Schlaf.
Der leitende Forscher der neuen Forschung - die in der Zeitschrift veröffentlicht wird Neuron - ist David Prober, Professor für Biologie am Caltech.
Prof. Prober erklärt die Motivation seiner Forschung mit den Worten: "Forscher hatten zuvor die Photorezeptoren im Auge identifiziert, die für die direkte Wirkung von Licht auf Wachheit und Schlaf benötigt werden. Wir wollten jedoch wissen, wie das Gehirn diese visuellen Informationen nutzt Schlaf."
Um ihre Antworten zu erhalten, entschieden sich Prof. Prober und sein Team, Zebrafische zu untersuchen, bei denen es sich um Tiere handelt, deren Schlaf- und Wachheitsmuster denen des Menschen ähnlich sind und deren Sehsystem transparent ist -invasive Art und Weise.
Wie ein Protein auf Licht reagiert
Die erste Autorin, Wendy Chen, führte die Experimente durch. Sie verwendete Zebrafische, die genetisch so verändert waren, dass sie ein bestimmtes Protein namens Prokineticin 2 (Prok2) im Überschuss exprimierten.
Die Forscher fanden heraus, dass die Zebrafische, die Prok2 überexprimiert hatten, dazu neigten, tagsüber zu schlafen und während der Nacht aufzustehen.
Interessanterweise schien dies nicht von dem normalen zirkadianen Rhythmus des Fischs abhängig zu sein. Stattdessen wurde der Effekt ausschließlich davon beeinflusst, ob die Lichter um sie herum ein- oder ausgeschaltet wurden.
Die Ergebnisse der Experimente zeigen, dass Prok2 den Aufwacheffekt, den Licht normalerweise hat, sowie den schlafinduzierenden Effekt der Dunkelheit hemmen kann.
Als nächstes induzierten die Wissenschaftler genetische Mutationen sowohl im Prok2 als auch im Rezeptor des Zebrafisches, um zu sehen, wie diese das lichtgesteuerte Schlaf-Wach-Muster beeinflussen.
Sie fanden heraus, dass der Zebrafisch "lichtabhängige Schlafstörungen" entwickelte. Zum Beispiel neigten Fische mit einem mutierten Prok2-Rezeptor dazu, aktiver zu sein, wenn das Licht an war, und weniger, wenn sie ausgeschaltet waren - was das Gegenteil von dem war, was zuvor bei Fischen mit übermäßigen Prok2-, aber funktionellen Prok2-Rezeptoren beobachtet wurde.
Schließlich untersuchten die Wissenschaftler, ob Licht, um den Schlaf zu regulieren, andere schlafinduzierende Proteine ??im Gehirn benötigt.
Die Forscher fanden heraus, dass übermäßige Konzentrationen von Prok2 auch die Spiegel von Galanin erhöhen, einem Neuropeptid, das im vorderen Hypothalamus des Gehirns vorkommt (der eine Schlüsselrolle bei der Regulation des Schlafes spielt).
Um das schlaffördernde Zusammenspiel zwischen Genen und Neuronen beim Menschen besser zu verstehen, muss mehr erforscht werden, um zu untersuchen, ob das Neuropeptid Prok2 beim Menschen die gleiche Wirkung hat oder nicht.
Wenn weitere Untersuchungen ergeben, dass sich die Proteine ??im menschlichen Gehirn ähnlich verhalten, könnte diese Studie den Weg für neue Schlaf- oder Wachheit-induzierende Medikamente ebnen.
Prof. David Prober fügt hinzu: "Obwohl tagaktive Tiere wie Zebrafische die meiste Zeit in der Nacht schlafen und tagsüber aufwachen, machen sie auch tagsüber Nickerchen und wachen nachts manchmal auf, ähnlich wie viele Menschen."
"Die Ergebnisse unserer Studie legen nahe, dass die Prok2-Spiegel eine entscheidende Rolle spielen, wenn es darum geht, das richtige Gleichgewicht zwischen Schlaf und Wachheit während des Tages und der Nacht zu finden."
Prof. David Prober
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