บทความอายุยืน

อะไรเกิดก่อน การนอนหลับหรือสมอง?

การศึกษาเกี่ยวกับไฮดราที่ไม่มีกระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่ในน้ำพบว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้แสดงสัญญาณของการนอนหลับแม้ว่าจะไม่มีสมองหรือระบบประสาทส่วนกลางก็ตาม
  • การศึกษาเกี่ยวกับไฮดราไม่มีกระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่ในน้ำพบว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้แสดงสัญญาณของการนอนหลับแม้ว่าจะไม่มีสมองหรือระบบประสาทส่วนกลางก็ตาม

  • การวิจัยชี้ให้เห็นว่าสัตว์ต้องการการนอนหลับก่อนที่จะพัฒนาสมอง 

  • นอกจากนี้ สารเคมีหลายชนิดสามารถกระตุ้นอาการง่วงนอนได้เช่นเดียวกับมนุษย์ เนื่องจากการปล่อยไฮดราให้กับเมลาโทนินและ gaba ทำให้กิจกรรมและความถี่ในการนอนหลับเพิ่มขึ้น 

บทความนี้ถูกโพสต์ในข่าวมหาวิทยาลัยคิวชู:

ตื่นตัวนานเกินไป และการคิดตรงๆ อาจกลายเป็นเรื่องยากมาก โชคดีที่การนอนหลับขยิบตาบ่อยๆ ก็เพียงพอที่จะทำให้สมองของเราทำงานได้รวดเร็วอีกครั้ง แต่เมื่อไหร่และทำไมสัตว์ถึงเริ่มต้องการการนอนหลับ? และการมีสมองถือเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นหรือไม่?

ในการศึกษาที่สามารถช่วยทำความเข้าใจต้นกำเนิดวิวัฒนาการของการนอนหลับในสัตว์ต่างๆ ทีมนักวิจัยนานาชาติได้แสดงให้เห็นว่าไฮดราเล็กๆ ที่อาศัยอยู่ในน้ำไม่เพียงแสดงสัญญาณของสภาวะคล้ายการนอนหลับแม้จะขาดระบบประสาทส่วนกลาง แต่ยังตอบสนองต่อโมเลกุลด้วย ที่เกี่ยวข้องกับการนอนหลับของสัตว์ที่มีวิวัฒนาการมากขึ้น

“ตอนนี้เรามีหลักฐานที่แน่ชัดว่าสัตว์ต่างๆ ต้องได้รับความจำเป็นในการนอนหลับก่อนที่จะมีสมอง” Taichi Q. Itoh ผู้ช่วยศาสตราจารย์คณะอักษรศาสตร์และวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยคิวชู และผู้นำการวิจัยรายงานใน ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์.

ในขณะที่พฤติกรรมการนอนหลับยังพบได้ในแมงกะพรุน ซึ่งเป็นญาติของไฮดราและสมาชิกในไฟลัม cnidaria การศึกษาใหม่จากนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยคิวชูในญี่ปุ่นและสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติอุลซานในเกาหลี พบว่าสารเคมีหลายชนิดทำให้เกิดอาการง่วงนอนและการนอนหลับ แม้แต่ในมนุษย์ก็มีผลเช่นเดียวกันกับสายพันธุ์นี้ ไฮดราหยาบคาย.

"จากการค้นพบของเราและรายงานก่อนหน้านี้เกี่ยวกับแมงกะพรุน เราสามารถพูดได้ว่าวิวัฒนาการการนอนหลับไม่ขึ้นอยู่กับวิวัฒนาการของสมอง" Itoh กล่าว

“ยังมีคำถามมากมายเกี่ยวกับการนอนหลับในสัตว์ต่างๆ แต่ไฮดราสเป็นสิ่งมีชีวิตที่จัดการได้ง่ายสำหรับการตรวจสอบเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกโดยละเอียดที่ทำให้สัตว์ไร้สมองนอนหลับ เพื่อช่วยให้วันหนึ่งสามารถตอบคำถามเหล่านี้ได้”

ไฮดรามีความยาวเพียง 2-3 เซนติเมตร มีเครือข่ายเส้นประสาทที่กระจายแต่ขาดการรวมศูนย์ที่เกี่ยวข้องกับสมอง

แม้ว่าการนอนหลับมักจะได้รับการตรวจติดตามโดยอาศัยการวัดคลื่นสมอง แต่นี่ไม่ใช่ทางเลือกสำหรับสัตว์ตัวเล็กๆ ที่ไม่มีสมอง

นักวิจัยใช้ระบบวิดีโอเพื่อติดตามการเคลื่อนไหวเพื่อพิจารณาว่าเมื่อใดที่ไฮดราอยู่ในสภาวะเหมือนการนอนหลับซึ่งมีการเคลื่อนไหวลดลง ซึ่งอาจรบกวนด้วยแสงแฟลช

แทนที่จะทำซ้ำทุกๆ 24 ชั่วโมงเหมือนจังหวะการเต้นของหัวใจ นักวิจัยพบว่าไฮดรามีวงจรการเคลื่อนไหวและสภาวะคล้ายการนอนหลับเป็นเวลาสี่ชั่วโมง

ที่สำคัญกว่านั้น นักวิจัยได้ค้นพบความคล้ายคลึงกันหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการนอนหลับในระดับโมเลกุลและพันธุกรรม โดยไม่คำนึงถึงการครอบครองสมอง

การให้ไฮดราสัมผัสกับเมลาโทนิน ซึ่งเป็นสารช่วยการนอนหลับที่ใช้กันทั่วไป ช่วยเพิ่มปริมาณและความถี่ในการนอนหลับได้ปานกลาง ในขณะที่สารสื่อประสาทที่ยับยั้ง gaba ซึ่งเป็นสารเคมีอีกชนิดหนึ่งที่เชื่อมโยงกับกิจกรรมการนอนหลับในสัตว์หลายชนิด ทำให้กิจกรรมการนอนหลับเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ในทางกลับกัน โดปามีนซึ่งทำให้เกิดความตื่นตัวในสัตว์หลายชนิด จริงๆ แล้วส่งเสริมการนอนหลับในไฮดรา

“แม้ว่ากลไกการนอนหลับบางอย่างดูเหมือนจะได้รับการอนุรักษ์ไว้ แต่กลไกอื่นๆ อาจเปลี่ยนการทำงานระหว่างวิวัฒนาการของสมอง” อิโตะแนะนำ

นอกจากนี้ นักวิจัยสามารถใช้การสั่นสะเทือนและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเพื่อรบกวนการนอนหลับของไฮดรา และกระตุ้นให้เกิดสัญญาณของการอดนอน ส่งผลให้ไฮดรานอนหลับได้นานขึ้นในวันรุ่งขึ้น และยังยับยั้งการแพร่กระจายของเซลล์อีกด้วย

เมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิดมากขึ้น นักวิจัยพบว่าการอดนอนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของยีน 212 ยีน รวมถึงยีนที่เกี่ยวข้องกับ prkg ซึ่งเป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการนอนหลับในสัตว์หลากหลายชนิด รวมถึงหนู แมลงวันผลไม้ และไส้เดือนฝอย

การรบกวนยีนแมลงวันผลไม้อื่นๆ ที่ดูเหมือนจะมีต้นกำเนิดวิวัฒนาการร่วมกันกับยีนที่เกี่ยวข้องกับการนอนหลับในไฮดราส ทำให้ระยะเวลาการนอนหลับของแมลงวันผลไม้เปลี่ยนแปลงไป และการตรวจสอบเพิ่มเติมของยีนดังกล่าวอาจช่วยในการระบุยีนที่เกี่ยวข้องกับการนอนหลับที่ไม่รู้จักในสัตว์ที่มีสมองในปัจจุบัน

"เมื่อนำมารวมกัน การทดลองเหล่านี้ให้หลักฐานที่ชัดเจนว่าสัตว์ได้รับกลไกที่เกี่ยวข้องกับการนอนหลับก่อนพัฒนาการทางวิวัฒนาการของระบบประสาทส่วนกลาง และกลไกหลายอย่างเหล่านี้ได้รับการอนุรักษ์ไว้เมื่อสมองพัฒนาขึ้น" อิโตกล่าว

การศึกษานี้ตีพิมพ์ใน ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ ในเดือนตุลาคม 2563 



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า