چرا نور ما را بیدار می‎کند و تاریکی خواب‎آلود؟

• آنا ساندویو
• ترجمۀ فرهنگ راد

بسیاری از ما شنیده‎ایم که به خواب رفتن در هنگام تاریک شدن هوا عادت سالمی است، زیرا نور و تاریکی بر ریتم شبانه‎روزی بدن ما تأثیر می‎گذارند. اما به طور دقیق نور چگونه بر چرخۀ خواب – بیداری در ما تأثیر می‎کند؟ تحقیق جدید احتمالاً بخشی از پاسخ در این مورد را یافته است.
حال که تابستان فرار رسیده است، آن دسته از ما که می‌خواهند پس از ساعت شش صبح بخوابند، به یک همزاد کور نیاز دارند؛ نور مایل است تا ما را بیدار کند. اما چرا این اتفاق می‎افتد؟
بیشتر ما می‎دانیم که نور نقشی در تنظیم ضربآهنگ شبانه‎روزی ما بازی می‎کند، اما دقیقاً اینکه نور چگونه بر خواب تأثیر می‌گذارد چیزی است که دانش اندکی در موردش وجود دارد. پژوهشگران "انستیتو تکنولوژی (کَلتِک / Caltech) کالیفرنیا"، بر آن شدند تا اثرات نور بر خواب را مورد بررسی قرار دهند.
پژوهشگر رهبر مطالعۀ جدید – که در نشریۀ نورون / Neuron منتشر شده، دیوید پرابر / David Prober استاد رشتۀ بیولوژی در کلتک است.
پروفسور پرابر در مورد انگیزۀ انجام پژوهش خود توضیح می‎دهد، "محققان پیشتر آشکار کرده‎اند که گیرنده‎های نور در چشم به اثرات مستقیم نور در بیداری و خواب نیاز دارند. اما ما می‎خواستیم بدانیم که مغز چگونه این اطلاعات بصری را برای اثرگذاری بر خواب به کار می‎برد."
برای رسیدن به پاسخِ پرسش خود، پروفسور پرابر و تیمش ماهی قزل‎آلا را انتخاب کردند، که جانوری است که الگوهای خواب / بیداری مشابه انسان دارد، و نیز سیستم بصری در آن شفاف است، بنابراین محققان را قادر می‎سازد تا بدول توسل به روش‎های تهاجمی، تصاویری از سلول‎های عصبی جانور تهیه کنند.

چطور پروتئین به نور جواب می‎دهد
نویسندۀ اول مطالعه وندی چان / Wendy Chen، آزمایش‎ها را انجام داد. خانم چان از قزل‎آلاهایی استفاده کرد که به صورت ژنتیکی برای بیان بیش از حد یک ژن خاص به نام پروکینیتیسین 2 (Prok2) اصلاح شده بودند.
محققان پی بردند که قزل‌آلایی که دچار بیش‌بیان Prok2 است تمایل به آن دارد که در طول روز به خواب رود و در کوران شب بیدار بماند.
نکتۀ جالب توجه این است که به نظر نمی‎رسد این عمل به ریتم شبانه‎روزی منظم ماهی بستگی داشته باشد. در عوض، این اثر منحصراً تحت تأثیر این موضوع است که آیا چراغ‎های موجود در پیرامون ماهی روشن یا خاموش هستند.
نتایج آزمایش‎ها نشان دادند که Prok2 می‎تواند اثر بیدارکنندگی معمول نور و همچنین اثر القاء خواب توسط تاریکی را مهار کند.
در مرحلۀ بعد، دانشمندان جهش‌های ژنتیکی را هم در Prok2 قزل‌آلا و هم در گیرندۀ این پروتئین القاء کردند، تا ببینند که این عمل چطور بر الگوی خواب – بیداری نور کنترل شده تأثیر می‎گذارد.
محققان پی بردند که ماهی دچار "اختلال خواب وابسته به نور" می‎شود. برای مثال، ماهی دارای گیرندۀ جهش یافتۀ Prok2 تمایل دارد تا در زمان روشنایی بیشتر فعال باشد و در زمان تاریکی کمتر – که این نقطۀ مقابل چیزی است که پیشتر در ماهی دارای بیان بیش از حد Prok2 و در عین حال گیرنده‎های عملکردی Prok2 ثبت شده بود.
در نهایت دانشمندان تصمیم گرفتند در این باره تحقیق کنند که آیا نور، با هدف تنظیم خواب، به پروتئین‎های القاء خواب دیگری در مغز نیاز دارد یا خیر.
پژوهشگران پی بردند که افزایش زیاد سطح Prok2 همچنین باعث افزایش سطح گلانین می‎شود، که یک پپتید عصبی است که در هیپوتالاموس قدامی یافت می‎گردد.
تحقیق بیشتری با هدف درک فعل و انفعال تقویت خواب میان ژن‎ها و سلول‎های عصبی انسان و همچنین تحقیق در مورد اینکه پپتید عصبی Prok2 تأثیرات مشابهی را در انسان دارد، مورد نیاز است.
اگر پژوهش‎های آتی تعیین کنند که پروتئین‎ها در انسان نیز رفتار مشابهی دارند، این مطالعه راه را به روی داروهای تازه‏ای برای القاء خواب یا بیداری، باز خواهد کرد.
پروفسور دیوید پرابر اضافه می‎کند، "اگرچه حیوانات روزگرد مثل قزل‎آلا بیشتر اوقات خود را در طول شب به خواب می‎روند و در طول روز بیدار می‎مانند، در عین حال در طول روز چرتی می‎زنند و گاه در طول شب بیدار می‌شوند، که این مشابه رفتار بسیاری از انسان‎ها است."
پروفسور دیوید پرابر می‎گوید: "نتایج مطالعۀ ما می‎گوید که سطح Prok2 نقشی اساسی در تنظیم تعادل صحیح میان خواب و بیداری در طول اوقات روز و شب بازی می‎کند."