En ny undersøgelse giver et vigtigt indblik i udviklingen af søvn, og hvordan vi kan opbygge en hjerne, der ikke har brug for at sove. Blind mexicansk grottefisk (Astyanax mexicanus) afbildet øverst og en overfladefisk afbildet nederst.
Næsten alle dyr, der er undersøgt, har brug for at sove, men man ved kun lidt om, hvorfor nogle dyr sover det meste af dagen, mens andre sover meget lidt. Som følge af at leve i totalt og permanent mørke på et lille sted i det nordøstlige Mexico har den øjenløse, lillebitte, blinde mexicanske grottefisk (Astyanax mexicanus) udviklet søvnløshed, idet den snorker langt mindre end sine slægtninge, der lever i floder. Disse fisk er blevet studeret i næsten 100 år på grund af deres fascinerende egenskaber, men man ved kun lidt om, hvordan deres adfærd udvikler sig. På grund af deres mangel på søvn er de en god model til at studere menneskelige søvnforstyrrelser som f.eks. søvnløshed.
En ny undersøgelse offentliggjort i eLife af neurovidenskabsfolk fra Charles E. Schmidt College of Science ved Florida Atlantic University giver ny indsigt i udviklingen af søvn.
I undersøgelsen fandt forskerne, at neuropeptidet Hypocretin, der tidligere har været involveret i menneskelig narkolepsi, udtrykkes på højere niveauer i hulefiskens hjerne. Mens tab af Hypocretin har vist sig at forårsage narkolepsi i menneske- og dyremodeller, udviklede grottefisk sig til at have højere niveauer af Hypocretin, hvilket resulterede i søvnløshed.
“Disse resultater tyder på, at forskelle i Hypocretin-produktionen kan forklare variation i søvn mellem dyrearter eller endda mellem individuelle mennesker”, sagde Alex Keene, Ph.D., seniorforfatter og lektor i Institut for Biologiske Videnskaber, medlem af Jupiter Life Science Initiative og medlem af FAU Brain Institute. “Det kan også give vigtig indsigt i, hvordan vi kan opbygge en hjerne, der ikke har brug for at sove.”
Det hold af forskere, ledet af Keene, satte sig for at afdække mekanikken bag søvntab i A. mexicanus for at finde ud af mere om, hvordan mangler i Hypocretin-signalering er forbundet med ændret søvn og narkolepsi, en kronisk søvnforstyrrelse, der forårsager overvældende døsighed om dagen, i forskellige hvirveldyrsorganismer.
For at opnå dette gennemførte Keene og hans team en sammenlignende undersøgelse blandt A. mexicanus overflade- og hulefisk-hjerneceller. Deres resultater viser, at antallet af Hypocretin-celler i hulefisk er betydeligt højere end hos deres slægtninge, der lever i overfladen.
Hypocretin, der tidligere har været impliceret i menneskelig narkolepsi, udtrykkes i højere grad i hulefiskens hjerne (A. mexicanus). Hjerner af overfladefisk (til venstre) og hulefisk (til højre) med det vågenhedsfremmende Hypocretin-protein afbildet i grønt (nederst).
Næst viste de, at hæmning af Hypocretin-signalering, genetisk eller farmakologisk, øgede søvnen hos hulefisk, mens det havde meget lille effekt på overfladefisk.
“Et centralt spørgsmål, der bevæger sig fremad, er, hvorfor Hypocretin fungerer anderledes hos hulefisk,” sagde Keene. “Vi ønsker at forstå, hvilken fordel søvntab giver disse fisk i grottemiljøet.”
Medforfattere til undersøgelsen er Erik Duboue, Ph.D., en assisterende professor i biologiske videnskaber i FAU’s Harriet L. Wilkes Honors College, og David Prober, Ph.D., professor i biologi ved California Institute of Technology.
“Hypocretin Underlies the Evolution of Sleep Loss in the Mexican cavefish,” kan tilgås frit online på https://elifesciences.org/articles/32637.
Denne undersøgelse er støttet af tildeling 25762 fra National Science Foundation til Keene.
-FAU-