Hydra는 단순한 생물입니다. 길이가 0.5 인치 미만인 관형 몸체는 한쪽 끝에 발이 있고 다른쪽에는 입이 있습니다. 발은 수중에 달라 붙어 식물이나 바위, 아마도 입에 촉수가 울려 퍼져 물 벼룩을 통과합니다. 그것은 뇌가 없거나 심지어 신경계가 많지 않습니다.
그럼에도 불구하고 새로운 연구에 따르면 잠이 듭니다. 한국과 일본의 한 팀의 연구는 Hydra가 주기적으로 수면의 필수 기준을 충족시키는 휴식 상태로 떨어지는 것으로 나타났습니다.
그것의 얼굴에, 그것은 불가능 해 보일 수 있습니다. 1 세기가 넘게 수면을 연구하는 연구원들은 뇌의 목적과 구조를 찾았습니다. 그들은 기억과 학습과의 수면의 연결을 탐구했습니다. 그들은 신경 회로를 번호를 매기는 신경 회로를 번호를 매겼습니다. 그들은 다양한 수면 단계를 통과하는 우리의 통과를 나타내는 뇌파의 변화를 기록하고 무엇을 운전하는지 이해하려고 노력했습니다. 연구의 산과 사람들의 일상 경험은 인간의 수면의 뇌와의 관계를 증명합니다.
그러나이 뇌 중심의 수면 관점에 대한 대응이 등장했습니다. 연구원들은 근육과 신경계 외부의 다른 조직에 의해 생성 된 분자가 수면을 조절할 수 있음을 알았습니다. 수면은 신체의 대사에 영향을 미치며, 그 영향은 독점적으로 신경 학적이 아님을 시사합니다. 그리고 수십 년 동안 조용하지만 일관되게 성장해 온 작업의 본문은 뇌가 적고 적은 단순한 유기체가 수면처럼 보이는 일을하는 데 상당한 시간을 소비한다는 것을 보여주었습니다. 때때로 그들의 행동은 "잠들기"만으로 비둘기 홀에 걸렸지 만 더 자세한 내용이 밝혀지면서 그 차이가 필요한 이유가 점점 더 명확 해졌습니다.
뇌가없는 히드라를 포함한 단순한 생물이 잠을 잘 수있는 것으로 보입니다. 그리고 그 발견의 흥미로운 의미는 인생의 역사에서 수십억 년 전 수면의 원래 역할이 표준 인간의 개념과는 매우 다를 수 있다는 것입니다. 수면이 뇌가 필요하지 않으면 우리가 생각하는 것보다 심오하게 더 넓은 현상 일 수 있습니다.
수면 인식
수면은 최대 절전 모드, 혼수 상태, 또는 사육 또는 기타 대기 상태와 동일하지 않습니다. 1913 년 프랑스 수면 과학자 Henri Piéron은 모두 피상적으로 비슷한 운동이 없었지만 각각 독특한 특성을 가졌으며, 우리의 의식 경험의 매일 중단은 특히 신비했습니다. 그것 없이는 안개가 자욱하고 혼란스럽고 명확한 생각을 할 수 없었습니다. 수면에 대해 더 많이 배우고 싶은 연구원들에게 뇌에 대한 일이 무엇인지 이해하는 것이 필수적이었습니다.
그래서 20 세기 중반, 수면을 공부하고 싶다면 ElectroencePhalograms 또는 뇌파의 전문가가되었습니다. 인간, 고양이 또는 쥐에게 전극을 넣는 사람들은 피험자가 잠자는 지 여부와 어떤 수면 단계에 있었는지 명백한 정밀하게 말할 수있게 해주었다. 그 접근법은 많은 통찰력을 만들어 냈지만 과학에서 편견을 남겼다. 수면에 대해 우리가 배운 거의 모든 것이 전극으로 장착 될 수있는 동물들로부터 왔으며, 그들과 관련된 뇌 활동의 특성이 점점 더 정의되었다.
.1970 년대 후반 취리히 대학교에서 일하는 수면 생리 학자 인이 좌절 된 아이린 토 블러 (Irene Tobler)는 바퀴벌레의 행동을 연구하기 시작했으며, 곤충과 같은 무척추 동물이 포유류처럼 자고 있는지 궁금합니다. Piéron과 다른 사람들을 읽은 Tobler는 수면도 행동 적으로 정의 될 수 있다는 것을 알았습니다.
그녀는 EEG없이 수면을 식별하기 위해 행동 기준을 증류했습니다. 잠자는 동물은 움직이지 않습니다. 단순히 쉬고있는 것보다 rouse가 더 어렵습니다. 깨어있을 때와는 다른 포즈를 취하거나 수면을위한 특정 위치를 찾을 수 있습니다. 일단 깨어 난 후에는 느린 것이 아니라 정상적으로 행동합니다. 그리고 Tobler는 쥐와의 작업에서 나온 자신의 기준을 추가했습니다. 방해받은 잠자는 동물은 나중에 평소보다 더 오래 또는 더 깊게 잠을 자게됩니다.
.Tobler는 곧 바퀴벌레가 자고 있거나 그와 같은 일을하고 있다는 그녀의 사건을 곧 제시했습니다. 대부분의 고차 포유류를 공부 한 동료들의 반응은 즉각적이었습니다. Tobler는“이것을 고려하는 것은 이론적이었다”고 말했다. “그들은 내 초기에 정말 놀랐습니다. 그다지 즐겁지 않았습니다. 그러나 나는 일종의 느낌의 시간이 말할 것입니다.” 그녀는 전갈, 기린, 햄스터, 고양이 - 22 종을 공부했습니다. 그녀는 과학이 결국 수면이 널리 퍼져 있음을 확인하고 나중에 수면에 대한 연구에서 그녀의 행동 기준이 중요 할 것입니다.
.이러한 기준은 펜실베니아 대학교 의과 대학, Paul Shaw (현재 세인트 루이스의 워싱턴 대학교 의과 대학) 및 1990 년대 후반 동료들의 Amita Sehgal의 마음에있었습니다. 그들은 과일 파리의 정지를 자세히보기 시작한 두 개의 독립 그룹의 일부였습니다. Sehgal은 수면은 여전히 심리학자의 영역이었다고 유전학이나 세포 생물학을 연구 한 과학자보다는 여전히 심리학자의 영역이라고 말했다. 메커니즘과 관련하여 분자 생물 학자의 관점에서“수면 분야는 자고 있었다”고 말했다.
그러나,주기 시계 생물학의 이웃 분야는 신체의 24 시간 시계를 조절하는 유전자의 발견에 따라 활동으로 폭발했다. 수면 뒤의 분자 메커니즘이 밝혀 질 수 있다면-과일 파리와 같은 잘 이해 된 모델 유기체를 연구하는 데 사용될 수 있다면 수면 과학의 혁명의 가능성도있었습니다. Tobler의 바퀴벌레 및 전갈과 같은 파리는 EEG 기계에 쉽게 연결할 수 없었습니다. 그러나 그들은 미세하게 관찰 될 수 있었고 박탈에 대한 그들의 반응을 기록 할 수있었습니다.
뇌가 작고 적은
2000 년 1 월, Sehgal과 그녀의 동료들은 파리가 자고 있다고 주장하는 종이를 발표했습니다. 그 3 월 Shaw와 동료들은 그 주장을 확인하는 평행 작업을 발표했습니다. 이 분야는 여전히 무척추 동물에 진정한 수면이 존재했으며 파리를 사용하여 인간의 수면을 유용하게 연구 할 수 있음을 인정하는 것을 꺼려했다고 Shaw는 말합니다. 그러나 파리는 그들의 가치를 입증했습니다. 오늘날 50 명 이상의 실험실이 파리를 사용하여 수면을 공부하여 수면에 동물 왕국에 존재하는 핵심 기능 세트가 있음을 시사합니다. 생물 학자들은 파리로 멈추지 않았습니다. Shaw는“우리가 파리가 잤다는 것을 보여 주면, 모든 것이 잤다 고 말할 수있게되었습니다.”
연구자들이 다른 종에서 연구 한 수면이 항상 표준 인간 다양성과 유사하지는 않았습니다. 돌고래와 이주하는 새들은 깨어있는 것처럼 보이면서 뇌의 절반을 잠들게 할 수 있다고 연구원들은 깨달았습니다. 코끼리는 거의 매 시간마다 깨어있는 반면, 작은 갈색 박쥐는 거의 시간마다 잠을 자고 있습니다.
2008 년 David Raizen과 그의 동료들은 심지어 Caenorhabditis elegans에서 수면을보고했습니다. , 생물학 실험실에서 모델 유기체로 널리 사용되는 원형 인류. 그들은 959 개의 신체 세포 (생식선을 제외하고) 만 가지고 있으며, 주로 머리의 여러 클러스터에 주로 모이는 302 개의 뉴런이 있습니다. 다른 많은 생물 들과는 달리 c. 엘레 간스 매일 매일 잠을 자지 않습니다. 대신, 그것은 개발 중에 짧은 시합을 위해 잠을 자고 있습니다. 또한 성인으로서 스트레스를받은 후에도 자고 있습니다.
최소 신경계를 가진 생물의 수면 증거는 약 5 년 전에 해파리 연구를 통해 새로운 최고에 도달하는 것처럼 보였다. cassiopea 약 4 인치 길이의 젤리는 대부분의 시간을 거꾸로하고 촉수가 바다 표면을 향해 닿아 바다를 통해 해수를 밀어내어 몸을 밀어냅니다. 캘리포니아 대학교 (University of California, Berkeley)의 동료 인 Michael Abrams와 California Institute of Technology의 다른 두 대학원생이 Cassiopea 을 물었을 때 잠을 자고, 그들은 Tob 해파리가 잠을 자면, 수면은 10 억 년 전에 진화했을 수 있으며 동물 왕국의 거의 모든 유기체의 근본적인 기능이 될 수 있으며, 그 중 다수는 두뇌가 없습니다.
동물들 사이에서 해파리는 포유 동물에서 얻을 수있는 한 멀리 떨어져 있기 때문입니다. 생명 나무의 이웃에는 스폰지가 포함되어 있습니다. 스폰지는 바다의 바위에 붙어있는 스폰지와 해수 수족관의 벽에서 과학자들이 처음 본 작은 세포 인 Placozoans를 포함합니다. 다른 생물과는 달리 수면을 관찰 한 cassiopea 뇌가없고 중앙 중앙 신경계도 없습니다. 그러나 그들은 움직일 수 있고 휴식의 기간이 있습니다. Cal Tech 학생들은 행동 수면 기준을 그들에게 적용하는 것이 가능해야합니다.
처음 몇 상자는 비교적 쉽게 확인했습니다. 해파리가 밤낮으로 펄럭 였지만 Abrams와 그의 공동 작업자들은 밤에 특징적인 방식으로 맥동 속도가 느려지고 동물 들이이 상태에서 약간의 노력으로 촉발 될 수 있음을 보여주었습니다. (해파리 가이 조용한시기에 탱크의 플랫폼에서 특정 자세를 선호했음을 나타내지 만, Abrams는 여전히 일화적인 것으로 간주한다는 증거를 고려합니다.) 해파리가 수면 항상성이 있었는지 여부를 테스트하는 것이 훨씬 더 어려웠으며 고민하지 않고 부드럽게 방해하는 방법을 찾아야했습니다. 결국, Abrams와 그의 공동 작업자들은 그 아래에서 플랫폼을 떨어 뜨리는 데 정착했습니다. 그 일이 일어 났을 때, cassiopea 낮에 가라 앉고 다시 상승 할 것입니다.
나중에, 항상성 조절의 징후가 있었다. Abrams는“우리는 항상성 규제를 볼 때까지 판매되지 않았습니다. 이 팀의 결과는 2017 년에 출판되었으며 Abrams는 그 이후로 해파리의 유전학과 신경 과학을 계속 조사해 왔습니다.
.상황에서 수면
Hydras의 수면에 대한 새로운 계시는 수면 발견을 새로운 극단으로 밀어냅니다. Hydra의 신체와 신경계는 cassiopea보다 훨씬 더 기초적입니다. '에스. 그러나 일본의 큐슈 대학교 (Kyushu University)와 한국의 울산 국립 과학 기술 연구소 (Ulsan National Institute of Science and Technology)의 연구원들이 히드라 (Hydra)가 휴식 상태에 들어간 후에 빛의 맥박이 그것을 촉발시킬 것이며, 반복적으로 박탈 된 후에 너무 오래 잠을 잤다.
.Hydra Sleep은 그 특성을 가지고 있습니다. 도파민은 일반적으로 동물을 줄이게하여 Hydra가 여전히 갈 수있었습니다. Hydra는 24 시간 사이클에서 잠을 자지 않고 대신 4 시간마다 잠을 자고 있습니다. Hydra의 삶의 방식에 대한 무언가는 이러한 특성을 유리하게 만들 수 있다고 Tobler는 제안합니다.
그러나 이러한 차이에도 불구하고 Hydra 수면은 게놈 수준에서 다른 동물의 수면과 겹칠 수 있습니다. 연구원들이 Hydras에서 수면 박탈로 변경된 유전자 활동을 찾았을 때, 그들은 몇몇 친숙한 사람들을 보았습니다. Kyushu University의 조교수이자 새로운 연구의 리더 인 Taichi Itoh는“다른 동물에서 보존 된 일부 유전자는 히드라의 수면 조절에 관여하고 있습니다. . 그 발견은 히드라와 해파리를 포함하는 동물의 cnidaria phylum이 이미 다른 동물 그룹의 조상들로부터 분기되기 전에 수면 조절의 유전 적 성분을 이미 가지고 있음을 시사한다. 그 동물이 점차 중앙 중앙 신경계를 진화함에 따라 수면은 그들을 유지하기위한 새로운 기능을 수행했을 수 있습니다.
그러면 뇌가 없을 때 수면은 무엇을합니까? Raizen은 적어도 일부 동물의 경우 수면이 주로 대사 기능을 가지고 있으며, 깨어있는 시간에는 일어날 수없는 특정 생화학 적 반응이 일어날 수 있다고 의심합니다. 그것은 경고와 움직임으로 사용될 에너지를 다른 과정으로 전환 할 수 있습니다. 예를 들어, c. 엘레 간스 수면을 사용하여 신체의 성장을 가능하게하고 조직의 수리를 지원하는 것 같습니다. 수면이 가해지는 히드라에서 일상 생활의 일부인 세포 분열은 잠시 멈 춥니 다. 수면이 부족한 쥐의 뇌와 과일 파리에서도 비슷한 점이 보였습니다. 에너지의 흐름을 관리하는 것은 수면의 중심적인 역할 일 수 있습니다.
매우 간단한 침목에 대한이 모든 연구는 잤던 최초의 유기체에 대한 의문을 제기합니다. 이 첫 잠자는 사람은 아마도 10 억 년 전에 사라 졌을 것입니다. 그것이 Hydras와 Humans 사이의 공통 조상이라면, 아마도 뉴런과 근육과 같은 것이 있었을 것입니다. 그 움직임의 부재는 수면 버전의 특징으로 특별한 요구를 충족 시켰습니다.
.Abrams는“동물이 잤다면 잠을자는 것은 그 맥락이 무엇이든간에 말했다. 수면은 최초의 슬리퍼의 초보적인 신경계를 유지하는 데 도움이되었을 수도 있지만, 신진 대사 나 소화의 이점을 쉽게하기위한 것일 수 있습니다. "우리가 뇌를 갖기 전에 우리는 직감을 가졌다"고 말했다.
더 깊은 질문도 이제 묻고 있습니다. 2019 년 의견 논문에서 Raizen과 그의 공동 저자는 다음과 같이 궁금해했습니다. 뉴런에서 수면이 발생하면 잠을 잘 수있는 최소 뉴런 수는 얼마입니까? 간과 근육 세포를 암시하는 작업이 제안 하듯이 다른 종류의 세포에 의해 수면의 필요성을 구동 할 수 있습니까?
"봉투를 정말로 밀고 싶다면 모든 수면에서 뉴런이없는 동물을해야합니까?" Raizen이 물었다.
사실, 언젠가 행동이 그 대답을 드러 낼 수있는 몇 가지 유기체가 있습니다. 동물 왕국에서 가장 단순한 것으로 보이는 미세한 다세포 생물 인 Placozoans는 주변 환경으로 움직이고 반응합니다. 그들은 뉴런이없고 근육이 없습니다. 제자리에 고정되어 있지만 여전히 환경에 반응하는 스폰지도 마찬가지입니다.
Abrams는“저는 종종‘스폰지 잠자?’라고 부탁합니다. “이것은 완전히 새로운 세상입니다. 그것을 테스트하는 방법이있을 수 있습니다.”
