چرا نور باعث بیدار ماندن و تاریکی باعث خواب‌آلودگی می‌شوند؟ خیلی از ما شنیده‌ایم که خوابیدن در محیطی تاریک بهتر و راحت‌تر است و نور بر ریتم‌های شبانه‌روزی تاثیر می‌گذارد. اما، نور چگونه چرخه‌های خوابیدن و بیدار شدن ما را تنظیم می‌کند؟
تحقیقی که به تازگی انجام شده است احتمالا بخشی از جواب را یافته است. اکنون که تابستان فرا رسیده است، آن‌هایی که می‌خواهند بعد از ساعت ۶ صبح نیز بخوابند نیاز به چشم‌بندهایی خواهند داشت؛ چون نور ما را از خواب بیدار می‌کند. اما، چرا این اتفاق می‌افتد؟
اکثر ما می‌دانیم که نور در تنظیم چرخه‌ی شبانه‌روزی بدن نقش مهمی ایفا می‌کند، اما، هنوز درباره‌ی این‌که نور چگونه بر خوابیدن اثر می‌گذارد اطلاعات اندکی داریم. محققان موسسه‌ی تکنولوژی کالیفرنیا (Caltech) در پاسادونا، آزمایشاتی را شروع کرده‌اند تا اثر نور را بر خواب بررسی کنند. سرپرست این تحقیق جدید، که در ژورنال Neuron منتشر شده است، David Prober پروفسور زیست‌شناسی از موسسه‌ی Caltech است. پروفسور پرابِر انگیزه‌ی این تحقیق جدید را این‌گونه توضیح می‌دهد:
محققان قبلا توانسته‌اند گیرنده‌های نوری را در چشم شناسایی کنند که برای اثر مستقیم نور روی خوابیدن و بیدار‌شدن موردنیاز هستند. اما ما می‌خواهیم بدانیم مغز چگونه از این اطلاعات بینایی، برای تاثیر روی خوابیدن استفاده می‌کند.
برای رسیدن به پاسخ این سوال، پروفسور پرابر و گروهش آزمایشاتی را بر روی جانوری به نام گورخر ماهی (Zebrafish) که الگوی خواب و بیداری مشابه انسان دارد، شروع کردند. سیستم بینایی این جانور شفاف است و به محققان این امکان را می‌دهد که بدون تهاجم و آسیب رساندن به جاندار، نورون‌های آن را بررسی کنند.
یک پروتئین چگونه به نور پاسخ می‌دهد
نویسنده‌ی اول به نام Wendy Chen این آزمایش را انجام داده است. او از ماهی‌هایی که به صورت ژنتیکی اصلاح شده بودند استفاده کرد تا پروتئینی خاصی به نام (Prokineticin 2 (Prok2 را به صورت اضافی در بدن جاندار بیان کند.
در طی تحقیق محققان دریافتند ماهی‌هایی که غلظت Prok2 در بدنشان بالاتر است تمایل بیشتری دارند که در طول روز خوابیده و در طی شب بیدار بمانند. به طرز شگفت‌انگیزی این مسئله به چرخه‌ی شبانه‌روزی طبیعی ماهی مربوط نیست. در عوض این تاثیر منحصرا با وجود یا عدم وجود نور در محیط زندگی ماهی کنترل می‌شود. نتایج این مطالعه نشان می‌دهند Prok2 می‌تواند جلوی فرآیند بیدار شدن، که به طور طبیعی دربرابر نور رخ می‌دهد، را بگیرد و نیز اثری که تاریکی در القای خوابیدن دارد را هم خنثی کند.
محققان سپس در این ماهی جهش‌های ژنی را در ژن Prok2 و گیرنده‌اش القا کردند تا بفهمند این جهش‌ها چه تاثیراتی بر الگوی خوابیدن و بیدار شدن ناشی از نور ایفا می‌کنند. آن‌ها فهمیدند که در اثر این جهش‌ها، ماهی‌ها دچار اختلالات خواب وابسته به نور شدند. به طور مثال ماهی‌هایی که در ژن گیرنده‌ی Prok2 دارای جهش بودند، در وجود نور فعال‌تر و در عدم حضور نور، غیرفعال و ساکن‌تر بودند (عکس تاثیری که در ماهی‌های دارای مقدار زیادی Prok2 و گیرنده‌ی کارآمد و فعال مشاهده می‌شود).
محققان در ادامه آزمایشات دیگری را نیز شروع کردند تا بفهمند آیا نور برای تنظیم خواب به پروتئین‌های مغزی دیگری نیاز دارد یا خیر.
محققان دریافتند که سطح بالای Prok2 سطح ماده‌ای به نام Galanin را هم بالا می‌برد. گالانین نوروپپتیدی است که در بخش قرامی هیپوتالاموس مغز (که نقش کلیدی در تنظیم خواب دارد) یافت می‌شود.
برای درک اثرات متقابل ژن‌ها و نورون‌ها بر القای خواب در انسان‌ها و نیز فهمیدن این‌که آیا نوروپپتید Prok2 در انسان اثر مشابهی دارد یا خیر، آزمایشات بیشتری موردنیاز است. اگر تحقیقات بیشتر ثابت کنند این پروتئین‌ها در مغز انسان‌ها به طرز مشابهی فعالیت می‌کنند، نتایج این آزمایش خواهند توانست راه را برای یافتن روش‌های جدیدی برای القای خوابیدن یا بیدار شدن هموار کنند. پروفسور دیوید پرابد می‌افزاید:
هرچند جانوران diurnal (جانوارانی که در بیشتر طول روز فعالیت می‌کنند) مثل گورخرماهی، بیشتر وقتشان را در شب خوابیده و در روز بیدار هستند، مانند انسان‌ها در طول روز چرت‌های کوتاهی زده و در شب نیز گاها از خواب بیدار می‌شوند.
وی در انتها گفته است:
نتایج تحقیقات ما نشان داده‌اند سطح Prok2 نقش کلیدی در تعادل صحیح بین خواب و بیداری در طول روز و شب ایفا می‌کند.
