دراسة رائدة تكشف عن السبب الذي يجبر الدماغ على النوم

نقضي ما يقرب من ثلث حياتنا نائمين، ومع ذلك، لا يزال المحفز البيولوجي للنوم غامضاً، فعلى الرغم من عقود من البحث، واجه العلماء صعوبة في تحديد سبب مادي ملموس يدفع الدماغ إلى الراحة، وربما تكون دراسة جديدة من جامعة أكسفورد قد غيّرت ذلك.

وجد الباحثون أن الضغط الذي يدفعنا إلى النوم قد يأتي من أعماق خلايا دماغنا، من محطات الطاقة الدقيقة المعروفة باسم الميتوكوندريا، ويبدو أن هذه الهياكل، المسؤولة عن تحويل الأكسجين إلى طاقة، تُصدر إنذاراً داخلياً عند دفعها إلى أقصى طاقتها، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ".

واكتشف الفريق، بقيادة البروفيسور جيرو ميسينبوك والدكتور رافاييل سارناتارو، أن تراكم الجهد الكهربائي داخل الميتوكوندريا في خلايا دماغية محددة يعمل كإشارة لتحفيز النوم، وأظهر البحث، الذي أُجري على ذباب الفاكهة، أنه عندما تُشحن الميتوكوندريا بشكل زائد، فإنها تُسرب الإلكترونات.

وقال الدكتور سارناتارو: "عندما يحدث ذلك، فإنها تُنتج جزيئات تفاعلية تُلحق الضرر بالخلايا، يُنتج هذا التسرب الإلكتروني ما يُعرف بجزيئات الأكسجين التفاعلية، وهي نواتج ثانوية يُمكن أن تُلحق الضرر بالهياكل الخلوية عند ارتفاع كمياتها. يبدو أن الدماغ يستجيب لهذا الخلل ببدء النوم، مما يُتيح للخلايا فرصةً لإعادة ضبط نفسها قبل أن ينتشر الضرر أكثر، وتُفتح هذه النتائج فصلاً جديداً في كيفية تفكير العلماء في دور استقلاب الطاقة في صحة الدماغ.
مفتاح في الدماغ

وجد الباحثون أن الخلايا العصبية المتخصصة تعمل كقواطع دوائر، تقيس هذه الخلايا تسرب الإلكترونات وتُعطل استجابة النوم عندما يتجاوز الضغط عتبةً مُحددة، من خلال التلاعب بتدفق الطاقة في هذه الخلايا العصبية، إما عن طريق زيادة أو تقليل نقل الإلكترونات، تمكن العلماء من التحكم مُباشرةً في مدة نوم الذباب، حتى أنهم تجاوزوا مُدخلات النظام الطبيعية عن طريق استبدال الإلكترونات بطاقة من الضوء باستخدام بروتينات ميكروبية، وظلت النتيجة كما هي: طاقة أكبر، تسرب أكبر، نوم أكثر.

العلاقة .. الشيخوخة والتعب

وقال البروفيسور ميسنبوك: "لقد شرعنا في فهم الغرض من النوم، ولماذا نشعر بالحاجة إليه أصلاً، تُظهر نتائجنا أن الإجابة قد تكمن في العملية ذاتها التي تُغذي أجسامنا: الأيض الهوائي، وأوضح أنه عندما تُثقل الميتوكوندريا في بعض الخلايا العصبية المُنظِّمة للنوم بالطاقة، تبدأ بتسريب الإلكترونات.

وعندما يُصبح هذا التسريب كبيراً جداً، تُحفِّز الخلايا العصبية النوم لمنع تفاقم الضرر.

قد تُساعد هذه النتائج في تفسير سبب الارتباط الوثيق بين الأيض والنوم. فالحيوانات الصغيرة التي تستهلك كمية أكبر من الأكسجين لكل غرام من وزن الجسم تميل إلى النوم لفترة أطول وتعيش حياة أقصر.