Un nuovo studio fornisce importanti informazioni sull’evoluzione del sonno e su come potremmo costruire un cervello che non ha bisogno di dormire. Pesce speleo messicano cieco (Astyanax mexicanus) nella foto in alto e un pesce di superficie nella foto in basso.
Quasi tutti gli animali studiati hanno bisogno di dormire, ma poco si sa sul perché alcuni animali dormono la maggior parte del giorno, mentre altri dormono molto poco. Come risultato di vivere nell’oscurità totale e permanente in una piccola località del Messico nord-orientale, il minuscolo e cieco pesce speleo messicano senza occhi (Astyanax mexicanus) ha evoluto l’insonnia, sonnecchiando molto meno dei loro parenti che vivono nei fiumi. Questi pesci sono stati studiati per quasi 100 anni per i loro tratti affascinanti, ma poco si sa su come si evolve il loro comportamento. A causa della loro mancanza di sonno, forniscono un grande modello per studiare i disturbi del sonno umano come l’insonnia.
Un nuovo studio pubblicato in eLife da neuroscienziati nel Charles E. Schmidt College of Science presso la Florida Atlantic University sta fornendo nuove informazioni sull’evoluzione del sonno.
Per lo studio, i ricercatori hanno scoperto che il neuropeptide Hypocretin, precedentemente implicato nella narcolessia umana, è espresso a livelli più elevati nel cervello del pesce spada. Mentre la perdita di ipocretina ha dimostrato di causare narcolessia in modelli umani e animali, il pesce spavento si è evoluto per avere livelli più elevati di ipocretina con conseguente insonnia.
“Questi risultati suggeriscono che le differenze nella produzione di ipocretina possono spiegare la variazione nel sonno tra le specie animali, o anche tra le singole persone”, ha detto Alex Keene, Ph.D., autore senior e un professore associato nel dipartimento di scienze biologiche, un membro della Jupiter Life Science Initiative, e un membro del FAU Brain Institute. “Può anche fornire importanti intuizioni su come potremmo costruire un cervello che non ha bisogno di dormire.”
Il team di scienziati, guidato da Keene, si propone di scoprire i meccanismi dietro la perdita di sonno in A. mexicanus per scoprire di più su come le carenze nella segnalazione dell’ipocretina sono associate al sonno alterato e alla narcolessia, un disturbo cronico del sonno che causa sonnolenza diurna schiacciante, in diversi organismi vertebrati.
Per realizzare questo, Keene e il suo team hanno condotto uno studio comparativo tra le cellule cerebrali di superficie di A. mexicanus e del pesce delle caverne. I loro risultati mostrano che il numero di cellule di ipocretina nel pesce delle caverne è significativamente superiore a quello dei loro parenti di superficie.
L’ipocretina, precedentemente implicata nella narcolessia umana, è espressa a livelli più elevati nel cervello del pesce caverna (A. mexicanus). Cervelli di pesce di superficie (sinistra) e pesce speleo (destra) con la proteina Hypocretin che promuove la veglia raffigurata in verde (in basso).
In seguito, hanno dimostrato che inibire la segnalazione di Hypocretin, geneticamente o farmacologicamente, ha aumentato il sonno nel pesce speleo, mentre aveva pochissimo effetto sul pesce di superficie.
“Una domanda centrale andando avanti è perché Hypocretin funziona diversamente in pesce speleo,” ha detto Keene. “Vogliamo capire quale vantaggio la perdita di sonno fornisce a questi pesci nell’ambiente delle grotte”.”
I coautori dello studio sono Erik Duboue, Ph.D., un assistente professore di scienze biologiche nel FAU’s Harriet L. Wilkes Honors College, e David Prober, Ph.D, professore di biologia al California Institute of Technology.
“Hypocretin Underlies the Evolution of Sleep Loss in the Mexican cavefish,” può essere liberamente accessibile online a https://elifesciences.org/articles/32637.
Questo studio è supportato dal premio 25762 della National Science Foundation a Keene.
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