Без кишкових бактерій мозку починає не вистачати нейромедіаторів, які керують сном.
Вже добре відомо, що кишкова мікрофлора активно взаємодіє з мозком: від бактерій залежить реакція мозку на стрес, бактерії впливають на розвиток аутизму, депресії та тривожності, бактерії допомагають мозку створювати нові нейрони. Тож не варто дивуватися, що і на сон кишкова мікрофлора теж впливає.
Співробітники Університету Цукуби ставили досліди з мишами, яких за допомогою антибіотиків позбавляли від будь-яких кишкових бактерій. Роботу мозку і особливості сну у мишей оцінювали за електроенцефалограмою (ЕЕГ) і електроміограмою (ЕМГ), яка описує електричну активність м'язів. Виявилося, що у мишей без бактерій уві сні з'явилося більше швидких і повільних стадій.
Ми знаємо, що у ссавців сон складається з двох стадій, що змінюють один одного (так звані REM-сон і nonREM-сон, де REM - rapid eye movement, або швидкі рухи очей, властиві швидкому сну). Але гризуни, крім того, сплять поліфазним сном. Це означає, що після повільної стадії мозок переходить у швидку стадію, а потім на мить прокидається, або ж він прокидається після повільної стадії, щоб потім зануритися знову в повільний сон. Пробудження не обов'язково означає, що миша або щур починають бігати по клітці, але по електричній активності мозку і м'язів завжди можна визначити, що сон на короткий час змінився пильнуванням.
Якщо у мишей за весь час сну з'явилося більше стадій, значить, вони частіше прокидалися. Тобто у мишей без мікрофлори мозок частіше перемикався між сном і пильнуванням. Причиною того, як вважають автори роботи, став недолік нейромедіаторів. Бактерії в кишечнику дуже сильно впливають на те, як кишківник перетравлює різні речовини і як вони потім всмоктуються в кров; і самі бактерії теж виділяють якісь свої речовини, які теж можуть відправлятися в кровоносні судини. У статті Scientific Reports говориться, що у мишей, позбавлених бактерій, змінився рівень більш ніж двохсот метаболітів - тобто молекул, що з'являються в результаті різних реакцій обміну речовин.
Змінений рівень метаболітів повинен позначитися на протіканні біохімічних реакцій. І найсильніше він позначився на тих реакціях, в яких виходять нейромедіатори. Відомо, що перемикання між сном і пильнуванням залежить від серотоніну. Саме серотонін у мишей без бактерій перестав синтезуватися, притому що у них було багато амінокислоти триптофану, яка служить сировиною для синтезу серотоніну. Крім того, у безбактеріальних мишей було мало вітаміну В6, який потрібен для виробництва серотоніну і дофаміну.
На відміну від гризунів, людина спить монофазним, безперервним сном, хоча і з тими ж чергуваними двома стадіями. Але наша мікрофлора теж впливає на нейромедіатори, а значить, і на сон. І не тільки на сон: серотонін працює в різних нейронних ланцюгах, і його відсутність може призвести до самих різних і дуже серйозних дефектів у мозку. Можливо, лікування психоневрологічних проблем в деяких випадках варто починати з аналізу мікрофлори, щоб зрозуміти, чи є в кишечнику достатньо бактерій, від яких залежить рівень того чи іншого нейромедіатора.