به گزارش اطلاعات آنلاین، دانشمندان یک رابطه دو طرفه شگفت‌انگیز بین خواب و هورمون رشد کشف کرده‌اند که نشان می‌دهد چگونه مغز به دقت بین بهبود فیزیکی و بیداری تعادل برقرار می‌کند. این یافته‌ها می‌تواند به توضیح اینکه چرا خواب نامناسب به متابولیسم و ​​سلامت مغز آسیب می‌رساند، کمک کند و به طور بالقوه روزنه ای را به سوی درمان‌های جدید برای خواب و اختلالات عصبی باز کند.

یک خواب خوب شبانه خیلی بیشتر از این است که شما را سرحال کند. در طول خواب عمیق، بدن هورمون رشد ترشح می کند، یک پیام رسان شیمیایی قوی که به عضله سازی، تقویت استخوان ها و تنظیم متابولیسم چربی کمک می کند. برای نوجوانان، خواب کافی از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا هورمون رشد نقش مهمی در رسیدن به پتانسیل کامل قد آنها دارد.

دانشمندان مدت هاست می دانند که خواب ناکافی می تواند در تولید هورمون رشد اختلال ایجاد کند. چیزی که نامشخص باقی ماند این بود که دقیقاً چگونه مغز این فرآیند را کنترل می کند؛ به ویژه در طول خواب غیر REM، مرحله عمیق و ترمیمی که معمولاً در قسمت اولیه شب غالب است.

اکنون، محققان دانشگاه برکلی کالیفرنیا، مدارهای مغزی پشت این رابطه را کشف کرده‌اند. این تیم نورون‌هایی را شناسایی کردند که ترشح هورمون رشد را در طول خواب تنظیم می‌کنند و نیز یک سیستم بازخورد ناشناخته را کشف کردند که به حفظ تعادل ظریف بین سطوح هورمون و بیداری کمک می‌کند.

این کشف نشان می دهد که این رابطه در هر دو جهت کار می کند. خواب تولید هورمون رشد را تحریک می‌کند، اما هورمون رشد سیگنال‌هایی را نیز به مغز ارسال می‌کند که در هنگام بیدار شدن از خواب تأثیر می‌گذارند.

این یافته‌ها در نهایت می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا رویکردهای جدیدی برای درمان اختلالات خواب مرتبط با بیماری‌های متابولیک مانند دیابت و همچنین شرایط عصبی از جمله پارکینسون و آلزایمر ایجاد کنند.

چرا خواب عمیق برای رشد و متابولیسم مهم است؟

هورمون رشد بیشتر به خاطر نقشی که در رشد کودکی دارد شناخته شده است، اما اهمیت آن تا بزرگسالی گسترش می یابد. از حفظ ماهیچه و استخوان پشتیبانی می کند، به بدن کمک می کند تا نحوه استفاده از چربی ذخیره شده را تنظیم کند و بر سطح قند خون تأثیر می گذارد.

هنگامی که خواب به طور مداوم مختل می شود، تنظیم هورمون رشد ممکن است آسیب ببیند. از آنجایی که این هورمون به کنترل متابولیسم گلوکز و چربی کمک می کند، خواب ناکافی ممکن است به افزایش خطر چاقی، دیابت و بیماری های قلبی عروقی کمک کند.

برای درک اینکه چگونه مغز این فرآیندها را هماهنگ می کند، محققان برکلی بر ناحیه ای به نام هیپوتالاموس تمرکز کردند. این مرکز کنترل کوچک اما ضروری که در اعماق مغز قرار دارد به تنظیم گرسنگی، دمای بدن، تولید هورمون و چرخه روزانه خواب و بیداری کمک می کند. عملکردهای اساسی آن در طول تکامل پستانداران حفظ شده است.

در هیپوتالاموس، محققان نورون‌هایی را بررسی کردند که برخی هورمون آزادکننده هورمون رشد (GHRH) تولید کرده و دو نوع متمایز از آنها سوماتوستاتین تولید می‌کنند.

این پیام رسان های شیمیایی عملکردهای متضادی دارند. GHRH ترشح هورمون رشد را تشویق می کند، در حالی که سوماتوستاتین آن را سرکوب می کند. آنها با هم به کنترل میزان ورود هورمون رشد به جریان خون کمک می کنند و تا حد زیادی با تنظیم ترشح آن از غده هیپوفیز، یک ساختار کوچک تولید کننده هورمون در پایه مغز.

دانشمندان همچنین بررسی کردند که چگونه هورمون رشد بر «لوکوس سرولئوس» تأثیر می گذارد؛ ناحیه ای در ساقه مغز که در هوشیاری، توجه، تفکر و انگیزه کشف تجربیات جدید یا ناآشنا نقش دارد.

اختلال در فعالیت این منطقه با چندین اختلال روانپزشکی و عصبی مرتبط است.

درک مدار عصبی برای ترشح هورمون رشد می‌تواند در نهایت به درمان‌های هورمونی جدید برای بهبود کیفیت خواب یا بازگرداندن تعادل طبیعی هورمون رشد اشاره کند. برخی از ژن درمانی های تجربی وجود دارد که در آنها یک نوع سلول خاص را هدف قرار می دهند. این مدار می تواند یک دسته جدید برای کاهش تحریک پذیری لوکوس سرولئوس باشد که قبلاً درباره آن صحبت نشده است.

دانشمندان مدار مغزی که هورمون رشد را کنترل می‌کند، ترسیم کردند

برای بررسی نحوه عملکرد مدار، تیم تحقیقاتی موش‌ها را با استفاده از الکترودهای کاشته شده در مغزشان مورد مطالعه قرار داد. دانشمندان فعالیت عصبی را هنگام استفاده از نور برای تحریک نورون‌های خاص در هیپوتالاموس ثبت کردند و به آنها اجازه دادند تا نحوه واکنش بخش‌های مختلف سیستم را مشاهده کنند.

موش‌ها به ویژه برای مطالعه تنظیم خواب مفید هستند زیرا الگوهای خواب آنها با الگوهای خواب انسان تفاوت قابل توجهی دارد. موش‌ها به جای اینکه هر شب یک دوره طولانی بخوابند، معمولاً در دوره‌های کوتاهی می‌خوابند که فقط چند دقیقه طول می‌کشد و در طول روز و شب پراکنده هستند.

این امر به محققان فرصت‌های مکرری داد تا بررسی کنند که چگونه فعالیت عصبی و تنظیم هورمون رشد با تغییر حیوانات بین خواب و بیداری تغییر می‌کند.

این تیم با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته برای ردیابی ارتباطات بین سلول‌های مغزی، کشف کرد که GHRH و سوماتوستاتین بسته به مرحله خواب، رفتار متفاوتی دارند.

در طول خواب با حرکت سریع چشم (REM)، مرحله‌ای که معمولاً با رویاهای واضح مرتبط است، فعالیت مربوط به GHRH و سوماتوستاتین افزایش می‌یابد. اگرچه این هورمون‌ها معمولاً اثرات متضادی دارند اما فعالیت هماهنگ آنها در این مرحله به افزایش ترشح هورمون رشد کمک می‌کند.

در طول خواب غیر REM، الگو تغییر می‌کند. فعالیت سوماتوستاتین کاهش می‌یابد و تأثیر مهاری آن کاهش می‌یابد؛ در حالی که فعالیت GHRH به طور متوسط ​​افزایش می‌یابد. این ترکیب همچنین ترشح هورمون رشد را افزایش می‌دهد.

این کشف به توضیح این موضوع کمک می‌کند که چگونه مراحل مختلف خواب می‌توانند از طریق الگوهای متمایز فعالیت مغز، ترشح هورمون ضروری یکسانی را پشتیبانی کنند.

هورمون رشد همچنین به کنترل زمان بیدار شدن ما کمک می‌کند

شاید شگفت‌انگیزترین یافته این بود که هورمون رشد صرفاً به سیگنال‌های مغز در حال خواب پاسخ نمی‌دهد. همچنین بر مدارهای مغزی تأثیر می‌گذارد که بیداری را کنترل می‌کنند.

همانطور که هورمون رشد به تدریج در طول خواب ایجاد می‌شود، نورون‌ها را در لوکوس سرولئوس تحریک می‌کند، فعالیت آنها را افزایش می‌دهد و به پیشبرد گذار به سمت بیداری کمک می‌کند.

این یک حلقه بازخورد ایجاد می‌کند که در آن خواب، ترشح هورمون رشد را تشویق می‌کند و فعالیت هورمونی حاصل به تنظیم چرخه خواب و بیداری کمک می‌کند.

محققان همچنین یک عارضه غیرمنتظره را شناسایی کردند. اگرچه فعالیت بیشتر در لوکوس سرولئوس عموماً هوشیاری را افزایش می‌دهد، اما تحریک بیش از حد می‌تواند اثر معکوس داشته باشد.

در مطالعه‌ای که قبلاً در همان سال منتشر شد، نشان می دهد که وقتی نورون‌های این ناحیه بیش از حد تحریک می‌شوند، می‌توانند به طور متناقضی خواب‌آلودگی را به جای بیداری افزایش دهند.

این یافته‌ها در کنار هم، یک سیستم با دقت تنظیم‌شده را نشان می‌دهند که در آن مغز باید سیگنال‌های رقیب را برای حفظ خواب سالم و فعالیت هورمونی متعادل کند.

دانشمندان این نوع فرآیند خودتنظیمی را به عنوان هموستاز توصیف می‌کنند؛ توانایی بدن برای حفظ شرایط داخلی پایدار حتی با تغییر محیط و خواسته‌های فیزیولوژیکی آن.

این نشان می‌دهد که خواب و هورمون رشد یک سیستم کاملاً متعادل را تشکیل می‌دهند: خواب کم، ترشح هورمون رشد را کاهش می‌دهد و هورمون رشد بیش از حد می‌تواند به نوبه خود مغز را به سمت بیداری سوق دهد. خواب باعث ترشح هورمون رشد می‌شود و هورمون رشد برای تنظیم بیداری بازخورد می‌دهد و این تعادل برای رشد، ترمیم و سلامت متابولیک ضروری است.

ارتباط شگفت‌انگیز بین خواب و سلامت مغز

سیستم بازخورد تازه شناسایی‌شده ممکن است پیامدهایی فراتر از رشد فیزیکی و متابولیسم داشته باشد.

از آنجا که لوکوس سرولئوس به تنظیم توجه، هوشیاری و عملکرد شناختی کمک می‌کند، تأثیر هورمون رشد بر این ناحیه نشان می‌دهد که می‌تواند در میزان اثربخشی عملکرد مغز پس از بیدار شدن نیز نقش داشته باشد.

این امر احتمال اینکه حفظ ریتم خواب سالم و هورمون رشد بتواند از بهبودی فیزیکی و عملکرد ذهنی پشتیبانی کند را افزایش می‌دهد.

هورمون رشد نه تنها به در ساخت عضلات و استخوان‌ها و کاهش بافت چربی کمک می‌کند، بلکه ممکن است مزایای شناختی نیز داشته باشد و سطح کلی برانگیختگی را هنگام بیدار شدن ارتقاء دهد.

محققان با شناسایی سلول‌های خاص مغز و مسیرهای سیگنالینگ درگیر، پایه‌ای برای بررسی درمان‌هایی فراهم کرده‌اند که خواب مختل شده و تنظیم هورمون را هدف قرار می‌دهند.

چنین رویکردهایی در نهایت می‌توانند برای افرادی که اختلالات خواب مرتبط با اختلالات متابولیک یا بیماری‌های عصبی دارند مفید باشند. با این حال، این آزمایش‌ها روی موش‌ها انجام شد و تحقیقات بیشتری برای تعیین نحوه عملکرد این مکانیسم‌ها در انسان و اینکه آیا می‌توان آنها را با خیال راحت با درمان‌ها هدف قرار داد، مورد نیاز است.

این یافته‌ها یک اصل اساسی زیست‌شناسی خواب را برجسته می‌کنند: استراحت صرفاً دوره‌ای نیست که مغز خاموش شود. بلکه یک فرآیند فعال و با دقت هماهنگ است که در آن هورمون‌ها و مدارهای عصبی دائماً برای حمایت از رشد، ترمیم، متابولیسم و ​​بیداری با هم ارتباط برقرار می‌کنند.

نتایج این پژوهش در ژورنال Cell منتشر شده است.