脳がなくても寝る

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脳がなくても寝る

九州大学の研究チームが睡眠について研究しました。

脳という中央ネットワークシステムがないヒドラ種にも4時間の睡眠サイクルがあり、メラトニンなどの神経伝達物質を投与する事でヒドラの睡眠のパターンに変化がみられた事から、動物が睡眠を必要とするのは脳由来ではない旨の研究結果を発表しました。

Stay awake too long, and thinking straight can become extremely difficult. Thankfully, a few winks of sleep is often enough to get our brains functioning up to speed again. But just when and why did animals start to require sleep? And is having a brain even a prerequisite?

参照元:https://www.kyushu-u.ac.jp/en/researches/view/196
– 九州大学 Kyushu University.  2021.01.08 –

目を覚ましすぎると、まっすぐに考えることが非常に難しくなる可能性があります。

ありがたいことに、私たちの脳が再びスピードを上げるには、睡眠の数回のウィンクで十分なことがよくあります。

しかし、動物が睡眠を必要とし始めたのはいつ、そしてなぜですか?

そして、脳を持っていることは前提条件でさえありますか?

動物の睡眠の進化的起源を理解するのに役立つ可能性のある研究で、研究者の国際チームは、小さな水に住むヒドラが中枢神経系を欠いているにもかかわらず睡眠のような状態の兆候を示すだけでなく、分子にも反応することを示しましたより進化した動物の睡眠に関連しています。

九州大学芸術科学部の助教授であり、サイエンス・アドバンシスで報告された研究のリーダーである伊藤太一氏は話します。

「私たちは今、動物が脳を獲得する前に眠る必要性を獲得したに違いないという強力な証拠を持っています。」

最近、ヒドラの親戚で刺胞動物門の仲間であるクラゲでも睡眠行動が見られましたが、日本の九州大学と韓国の蔚山科学技術大学の研究者による新しい研究では、眠気と睡眠を誘発するいくつかの化学物質が見つかりました。

伊藤氏は話します。

「クラゲに関する我々の発見と以前の報告に基づいて、睡眠の進化は脳の進化とは無関係であると言えます。動物の睡眠がどのように出現したかについてはまだ多くの質問が残っていますが、ヒドラは、脳のない動物の睡眠を生み出す詳細なメカニズムをさらに調査するための扱いやすい生き物を提供し、おそらくいつかこれらの質問に答えるのに役立ちます。」

わずか数センチの長さのヒドラは、神経の拡散ネットワークを持っていますが、脳に関連する集中化を欠いています。

睡眠は脳波の測定に基づいて監視されることがよくありますが、これは小さな脳のない動物にとっては選択肢ではありません。

別の方法として、研究者たちはビデオシステムを使用して動きを追跡し、ヒドラが動きの減少を特徴とする睡眠のような状態にあるときを判断しました。

これは、閃光で中断される可能性があります。

研究者たちは、概日リズムのように24時間ごとに繰り返す代わりに、ヒドラが活動状態と睡眠のような状態の4時間周期を示すことを発見しました。

さらに重要なことに、研究者たちは、脳の所有に関係なく、分子レベルおよび遺伝子レベルでの睡眠調節に関連する多くの類似点を発見しました。

一般的に使用される睡眠補助剤であるメラトニンにヒドラをさらすと、睡眠の量と頻度が適度に増加し、多くの動物の睡眠活動に関連する別の化学物質である抑制性神経伝達物質GABAが睡眠活動を大幅に増加させました。

一方、多くの動物に覚醒を引き起こすドーパミンは、実際にはヒドラの睡眠を促進しました。

伊藤氏は話します。

「いくつかの睡眠メカニズムは保存されているように見えますが、他のメカニズムは脳の進化中に機能を切り替えた可能性があります。」

さらに、研究者たちは、振動と温度変化を利用して、ヒドラの睡眠を妨げ、睡眠不足の兆候を誘発し、翌日のヒドラの睡眠を長くし、細胞増殖を抑制することさえできます。

さらに詳しく調べてみると、睡眠不足は、マウス、ミバエ、線虫などの幅広い動物の睡眠調節に関与するタンパク質であるPRKGに関連する遺伝子を含む212個の遺伝子の発現に変化をもたらすことがわかりました。

ヒドラの睡眠関連遺伝子と共通の進化的起源を共有しているように見える他のミバエ遺伝子を破壊すると、ミバエの睡眠時間が変化し、そのような遺伝子のさらなる調査は、脳を持つ動物の現在未知の睡眠関連遺伝子を特定するのに役立つ可能性があります。

伊藤氏は話します。

「これらの実験を総合すると、動物が中枢神経系の進化的発達の前に睡眠関連のメカニズムを獲得し、これらのメカニズムの多くが脳の進化とともに保存されたという強力な証拠が得られます。」

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