Важным фактором качества сна выступают реакции на эмоционально значимые стимулы во время бодрствования. Это подтверждает частота нарушений циркадного ритма при психопатологиях: так, посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) и депрессия нередко сопровождаются бессонницей и кошмарами. По современным представлениям, ответ на стрессоры опосредуется миндалевидным телом, в частности опорным ядром терминального тяжа (BNST). Через гипоталамус и центральное ядро последнее регулирует работу автономной нервной и эндокринной систем, а его активация служит необходимым условием поведенческих аспектов беспокойства. Менее ясно то, как BNST влияет на цикл сон-бодрствование.

Наблюдения 2012–2016 годов показали, что в BNST широко экспрессируется глутаматдекарбоксилаза (GAD67) — фермент, ускоряющий превращение глутамата в гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), ключевой тормозной нейромедиатор. Таким образом, ГАМКергические нейроны должны составлять основу этой структуры мозга и вносить вклад в воздействие на сон. Чтобы проверить гипотезу, японские ученые провели серию экспериментов. На первом этапе авторы методом оптогенетики стимулировали ГАМКергические нейроны BNST мышей в момент медленного или быстрого сна. Одновременно животным вводили клозапин-N-оксид (для ингибирования клеток) или антагонист орексиновых рецепторов DORA 22.

Орексины представляют собой нейропептиды, дефицит которых связывается с возникновением нарколепсии — приступов внезапного засыпания. Подробнее о механизме развития этой болезни мы писали ранее. Влияние раздражителей на сон мышей ученые оценили по данным иммунохимического окрашивания, электроэнцефалографии (ЭЭГ) и электромиографии (ЭМГ). Анализ подтвердил, что ГАМКергические нейроны опосредуют работу BNST и экспрессируют GAD67. Переход особей от медленного сна к бодрствованию зависел от интенсивности стимуляции клеток: излучение с частотой 10–20 герц приводило к пробуждению мгновенно, тогда как при пяти герцах на это требовалось время.

Любопытно, что оптогенетическое воздействие на ГАМКергические нейроны, однако, не вызывало эффект в фазе быстрых движений глаз (БДГ). Метод при этом не выявил корреляции между продолжительностью бодрствования и ингибированием орексиновой системы с помощью DORA 22. Противоположный результат был получен после применения DREDD — эта техника предусматривает стимуляцию клеток не светом, а специальными препаратами. Введение клозапин-N-оксида позволяло продлить пребывание животных в сознании по сравнению с контрольной группой. По мнению ученых, новые данные дополняют информацию о роли BNST и орексиновых нейронов гипоталамуса в обеспечении сна.

Выводы работы могут лечь в основу перспективных стратегий лечения нарушений сна. Согласно исследованию, несмотря на важность орексиновой системы для поддержания бодрствования, пробуждение может инициироваться и прямой стимуляцией BNST (при блокированных орексиновых нейронах). Таким образом, временное ингибирование ГАМКергических клеток амигдалы может предотвратить нежелательное бодрствование, а их хемогенетическая активация — продлить пребывание в сознании.

Статья опубликована в The Journal of Neuroscience.