Ученые выяснили, как температура кожи вызывает сновидения или паралич мышц

Впервые исследователи из Бернского университета и университетской больницы Инзельшпиталь показали, что температурные сигналы от кожи обрабатываются в мозге, влияя на фазу быстрого сна и связанные со сном расстройства. Эти новые данные расширяют наше понимание взаимодействия мозга и тела, регулирующего сон, и предоставляют новые терапевтические стратегии для лечения нарушений ритма сна и бодрствования, таких как нарколепсия.

Сон является важнейшей составляющей нашего физического и психического здоровья. Регуляция сна сложна и зависит от множества факторов. В частности, фаза быстрого сна (REM-сон) — фаза, во время которой мы испытываем интенсивные сновидения, — тесно связана с регуляцией функций организма, таких как мышечное напряжение и температура. Предыдущие исследования показали, что теплая термонейтральная температура увеличивает продолжительность REM-сна, задействуя определенные клетки головного мозга. 

Однако процесс передачи информации о температуре от кожи к мозгу оставался неясным. Эти механизмы теперь более подробно исследованы на примере редкого расстройства сна — нарколепсии. Это хроническое, неизлечимое неврологическое расстройство характеризуется выраженной сонливостью и внезапными приступами сна. Еще одним характерным симптомом нарколепсии является катаплексия, которая проявляется в виде кратковременных эпизодов паралича мышц в состоянии бодрствования и может быть вызвана сильными эмоциями, такими как смех. Нарколепсия значительно ухудшает повседневную жизнь больных и может привести к социальной изоляции, особенно из-за катаплексии. В настоящее время существует лишь несколько медикаментозных методов лечения симптомов этого расстройства.

Новое исследование, проведенное учеными из Департамента биомедицинских исследований (DBMR) Бернского университета и Экспериментального неврологического центра (ZEN) при неврологическом отделении Инзельшпиталь, Бернской университетской больницы, впервые предоставляет доказательства того, что температура кожи играет центральную роль в контроле состояний мозга. В сотрудничестве с Лионским университетом команда продемонстрировала, что мозг обладает нейронными системами, реагирующими на температуру кожи. При нарколепсии эти системы действуют как переключатель, определяющий, переходит ли мозг в состояние сна (фаза быстрого сна) или вызывает паралич мышц, пока человек бодрствует. Результаты были недавно опубликованы в журнале Science Translational Medicine .

Для изучения влияния температуры кожи на состояние мозга при нарколепсии исследователи провели исследования как на животных, так и на людях. Используя инновационные методы, они смогли целенаправленно изменять температуру кожи на конечностях, хвосте и ушах мышей, страдающих нарколепсией, и таким образом точно проанализировать, как изменения температуры влияют на фазы сна. Благодаря сотрудничеству с группой нейроанатомических исследований из Лиона, исследователи смогли внедрить новую методику для выявления основных нейронных сигнальных путей в мозге. 

«Исследование сочетает клиническую медицину сна у пациентов с экспериментальными фундаментальными исследованиями на животных — трансляционный подход, применяемый лишь в немногих центрах мира», — говорит Маркус Шмидт, руководитель отделения медицины сна в Центре сна, бодрствования и эпилепсии (SWEC) в Инзельшпиталь, университетской больнице Берна, и руководитель исследовательской группы в Департаменте биомедицинских исследований Бернского университета. Экспертиза, доступная в Центре экспериментальной неврологии (ZEN) и Университетском центре сна, бодрствования и эпилепсии, имела решающее значение для проведения исследования. В 2024 году Kosek, координационный офис по редким заболеваниям, признал это учреждение эталонным центром по редким расстройствам сна.

Это исследование впервые показало, что температура кожи специфически контролирует такие состояния мозга, как фаза быстрого сна (REM-сон) и катаплексия. Исследователи обнаружили, что снижение температуры кожи увеличивает вероятность катаплексии как у пациентов с нарколепсией, так и у мышей с нарколепсией. Более того, им удалось продемонстрировать на мышах, что изменение температуры кожи оказывает прямое влияние на проявление катаплексии и REM-сна. 

Антуан Адамантидис, соавтор исследования, профессор нейрофизиологии и директор ZEN в Инзельшпиталь, университетская больница Берна, объясняет: «Мы предполагали, что нагревание кожи увеличит как REM-сон, так и катаплексию, учитывая, что в обоих случаях происходит паралич мышц». Однако исследование показало, что повышение температуры кожи усиливает REM-сон, подавляя при этом катаплексию. Он добавляет: «Тот факт, что температура кожи контролирует эти два схожих состояния мышц противоположным образом, стал неожиданностью».

Исследователи выявили в гипоталамусе особые нервные клетки (нейроны MCH), которые реагируют на температуру кожи и помогают контролировать переход мозга в фазу быстрого сна (REM-сна) или катаплексию. Шмидт добавляет: «Хорошо известно, что организм влияет на мозг. Но поразительно, что даже незначительные изменения температуры кожи могут спровоцировать либо REM-сон, либо катаплексию».

Новые результаты имеют значение не только для фундаментальных исследований, но и для улучшения долгосрочного лечения людей с нарколепсией. «Наши результаты демонстрируют тесную связь между мозгом и телом и открывают новые возможности для уменьшения таких симптомов, как катаплексия, с помощью немедикаментозных, повседневных подходов», — говорит профессор неврологии Клаудио Бассетти, соавтор исследования, декан медицинского факультета Бернского университета и директор по преподаванию и исследованиям в Insel Gruppe AG. Теперь исследователи намерены изучить, могут ли и каким образом целенаправленные изменения температуры кожи способствовать фазе быстрого сна и уменьшать приступы катаплексии у пациентов.