Cercetătorii explică cum somnul profund dezvoltă musculatura, arde grăsimea și stimulează creierul
Un somn odihnitor are efecte mult mai profunde decât simpla revigorare a organismului. În timpul somnului profund, corpul eliberează hormonul de creștere, un mesager chimic esențial care contribuie la dezvoltarea mușchilor, întărirea oaselor și reglarea metabolismului grăsimilor. Pentru adolescenți, un somn adecvat este deosebit de important, deoarece hormonul de creștere joacă un rol crucial în atingerea potențialului maxim de înălțime.
Cercetătorii au știut de multă vreme că lipsa somnului poate interfera cu producția de hormon de creștere. Totuși, modul în care creierul controlează acest proces, în special în timpul somnului non-REM, etapa profundă și restauratoare, era neclar. Recent, o echipă de cercetători de la Universitatea din California, Berkeley, a descoperit circuitul cerebral care stă la baza acestei relații.
Într-un studiu publicat în revista Cell, cercetătorii au identificat neuronii care reglează eliberarea hormonului de creștere în timpul somnului și au descoperit un sistem de feedback necunoscut anterior, care ajută la menținerea unui echilibru delicat între nivelurile hormonului și starea de veghe.
Descoperirea arată că relația funcționează în ambele direcții. Somnul stimulează producția de hormon de creștere, dar hormonul de creștere trimite și semnale de întoarcere către creier, influențând momentul în care ne trezim.
Aceste descoperiri ar putea ajuta la dezvoltarea unor noi abordări pentru tratarea tulburărilor de somn asociate cu boli metabolice precum diabetul, dar și cu afecțiuni neurologice precum Parkinson și Alzheimer.
„Oamenii știu că eliberarea hormonului de creștere este strâns legată de somn, dar doar prin prelevarea de sânge și verificarea nivelurilor hormonului de creștere în timpul somnului”, a declarat Xinlu Ding, autor principal al studiului și cercetător postdoctoral în cadrul Departamentului de Neuroștiințe al UC Berkeley. „Noi înregistrăm direct activitatea neuronală în șoareci pentru a observa ce se întâmplă. Oferim un circuit de bază pe care să lucrăm în viitor pentru a dezvolta diferite tratamente.”
Hormonul de creștere este cunoscut în principal pentru rolul său în dezvoltarea copilăriei, dar importanța sa se extinde și în adulți. Acesta susține menținerea mușchilor și oaselor, ajută corpul să regleze utilizarea grăsimilor stocate și influențează nivelurile de glucoză din sânge.
Când somnul este perturbat constant, reglarea hormonului de creștere poate suferi. Deoarece acest hormon ajută la controlul metabolismului glucozei și grăsimilor, somnul insuficient poate contribui la un risc crescut de obezitate, diabet și boli cardiovasculare.
Pentru a înțelege cum creierul coordonează aceste procese, cercetătorii de la Berkeley s-au concentrat pe o regiune numită hipotalamus. Această zonă mică, dar esențială, situată adânc în creier, reglează foamea, temperatura corpului, producția de hormoni și ciclul zilnic de somn și veghe. Funcțiile sale de bază au fost conservate de-a lungul evoluției mamiferelor.
În hipotalamus, cercetătorii au examinat neuronii care produc hormonul de eliberare a hormonului de creștere (GHRH) și două tipuri distincte de neuroni care produc somatostatină. Aceste mesaje chimice au funcții opuse: GHRH încurajează secreția hormonului de creștere, în timp ce somatostatina o suprimă. Împreună, acestea controlează cât de mult hormon de creștere intră în circulația sanguină, reglementând în principal eliberarea acestuia din glanda pituitară, o structură mică care produce hormoni la baza creierului.
Cercetătorii au investigat și modul în care hormonul de creștere influențează locus coeruleus, o regiune din trunchiul cerebral implicată în atenție, alertă, gândire și dorința de a explora experiențe noi sau necunoscute. Perturbările activității acestui domeniu au fost legate de mai multe tulburări psihiatrice și neurologice.
„Înțelegerea circuitului neural pentru eliberarea hormonului de creștere ar putea conduce în cele din urmă la noi terapii hormonale pentru a îmbunătăți calitatea somnului sau pentru a restabili echilibrul normal al hormonului de creștere”, a declarat Daniel Silverman, cercetător postdoctoral la UC Berkeley și coautor al studiului. „Există unele terapii genice experimentale în care se vizează un anumit tip de celulă. Acest circuit ar putea fi o nouă abordare pentru a încetini excitația locus coeruleus, lucru despre care nu s-a discutat înainte.”
Cercetătorii au realizat studiul în laboratorul lui Yang Dan, profesor de neuroștiințe și biologie moleculară și celulară la UC Berkeley. Pentru a investiga modul în care funcționează circuitul, echipa a studiat șoareci folosind electrozi implantați în creierul acestora. Au înregistrat activitatea neuronală, stimulând cu ajutorul luminii neuroni specifici din hipotalamus, permițându-le să observe cum diferite părți ale sistemului reacționează.
Șoarecii sunt deosebit de utili pentru studiul reglării somnului, deoarece modelele lor de somn diferă semnificativ de cele ale oamenilor. În loc să doarmă într-o singură perioadă lungă pe noapte, șoarecii dorm de obicei în episoade scurte de doar câteva minute, dispersate pe parcursul zilei și nopții. Aceasta le-a oferit cercetătorilor oportunități repetate de a examina cum activitatea neuronală și reglarea hormonului de creștere se schimbă pe măsură ce animalele trec între somn și veghe.
Folosind tehnici avansate pentru a urmări conexiunile între celulele nervoase, echipa a descoperit că GHRH și somatostatina se comportă diferit în funcție de stadiul somnului. În timpul somnului cu mișcări rapide ale ochilor (REM), stadiul asociat cu visele vii, activitatea legată de atât GHRH, cât și somatostatină crește. Deși acești hormoni au efecte opuse în mod normal, activitatea lor coordonată în această etapă contribuie la creșterea eliberării hormonului de creștere.
În timpul somnului non-REM, modelul se schimbă. Activitatea somatostatinelor scade, reducând influența sa inhibitorie, în timp ce activitatea GHRH crește moderat. Această combinație promovează, de asemenea, secreția hormonului de creștere.
Descoperirea ajută la explicarea modului în care diferitele etape ale somnului pot susține eliberarea aceluiași hormon esențial prin modele distincte de activitate cerebrală.
Un aspect surprinzător a fost descoperirea că hormonul de creștere nu răspunde doar la semnalele din creierul care doarme. De asemenea, influențează circuitele cerebrale care controlează starea de veghe. Pe măsură ce hormonul de creștere se acumulează în timpul somnului, acesta stimulează neuronii din locus coeruleus, crescându-le activitatea și ajutând la promovarea tranziției către trezire.
Aceasta creează un ciclu de feedback în care somnul încurajează eliberarea hormonului de creștere, iar activitatea rezultată a hormonului ajută la regl
