ในที่สุดแล้วการนอนหลับก็สัมพันธ์กับไมโทคอนเดรีย

• ในการวิจัยล่าสุดได้ชี้ว่า “ต้นกำเนิดทางชีวเคมีที่แท้จริงของความง่วงและความต้องการนอนหลับ” มีความเชื่อมโยงอย่างลึกซึ้งกับไมโทคอนเดรีย
• ผ่าน งานวิจัยพื้นที่สมองของแมลง พบว่าขณะขาดการนอนมีการเพิ่มการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของไมโทคอนเดรียและการส่งสัญญาณซินแนปส์
• การเปลี่ยนแปลงของ กระบวนการขนส่งอิเล็กตรอนในไมโทคอนเดรีย เชื่อมโยงโดยตรงกับการกระตุ้นสัญญาณความง่วงจริง
• การหายใจแบบใช้ออกซิเจนแสดงให้เห็นว่าหลบเลี่ยงไม่ได้ว่ามันนำไปสู่สภาวะการนอนที่จำเป็นต่อการฟื้นฟูไมโทคอนเดรียในระบบประสาท
• การนอนและความหิวล้วนมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับ กระบวนการจัดการสมดุลพลังงานและการจัดการไมโทคอนเดรีย

---

แหล่งกำเนิดของการนอนที่แท้จริง: ไมโทคอนเดรีย

เหตุใดการนอนหลับจึงจำเป็น และที่มาเชิงชีวเคมีที่แท้จริงของความรู้สึกว่า “ง่วงและอยากนอน” คืออะไร ยังไม่เคยมีการอธิบายอย่างชัดเจนเป็นเวลานาน ในระดับเซลล์ มีการสังเกตเห็นความเปลี่ยนแปลงหลากหลายอย่างชัดเจน แต่ยังมีความสับสนว่าสิ่งเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นเป็นสาเหตุที่ส่งสัญญาณความต้องการนอนหรือเป็นผลลัพธ์ของการนอนไม่พอ ความสับสนในความสัมพันธ์เชิงเหตุและผลเช่นนี้เป็นปัญหาที่พบได้บ่อยในสาขาชีวการแพทย์ เช่นเดียวกับความสัมพันธ์ระหว่างโรคอัลไซเมอร์กับการสะสมแอมิไลด์

บทบาทของไมโทคอนเดรียที่เปิดเผยจากโมเดลแมลง

นักวิจัยได้ค้นพบว่า โครงสร้างสมองของแมลงวันผลไม้ (โดยเฉพาะ dorsal fan-shaped body) มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการนอนหลับ ในการวิจัยล่าสุด นักวิจัยสร้างภาวะขาดการนอนในนิวรอนจากสมองบริเวณนี้เพื่อทำการวิเคราะห์แบบเซลล์เดี่ยว และพบการเพิ่มขึ้นของ การแสดงออกของยีน 122 ตัว โดยเฉพาะการเปลี่ยนแปยงที่เกี่ยวข้องกับ การทำงานของไมโทคอนเดรียและการส่งสัญญาณซินแนปส์ ที่เด่นชัด จากการสังเกตภายในเซลล์อย่างละเอียด เมื่อความรุนแรงของการขาดการนอนเพิ่มขึ้น ก็พบว่ามีการเพิ่มขึ้นของ การแตกตัวของไมโทคอนเดรีย, mitophagy (การรีไซเคิลไมโทคอนเดรีย), และการสัมผัสโดยตรงระหว่างไมโทคอนเดรียกับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม การสัมผัสกับเอ็นโดพลาสมิกเรติคูลัมเชื่อว่าเกิดขึ้นเพื่อเติม lipid ที่ถูกทำลายจากความเครียดออกซิเดชันใหม่

การเปลี่ยนแปลงการขนส่งอิเล็กตรอนและการเชื่อมโยงโดยตรงกับสัญญาณการนอน

นักวิจัยได้ดำเนินการทดลองต่างๆ เพื่อบังคับให้เกิดการเปลี่ยนแปลง กระบวนการขนส่งอิเล็กตรอน ภายในไมโทคอนเดรีย กระบวนการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวถูกสังเกตว่ามีการเชื่อมโยงโดยตรงกับ กระบวนการกระตุ้นการนอน ของนิวรอนที่ศึกษา ในสภาวะการขาดการนอน การทำงานอย่างต่อเนื่องของไมโทคอนเดรียนำไปสู่ การแบ่งตัวของไมโทคอนเดรียและการรีไซเคิลที่เพิ่มขึ้น และการสะสมอิเล็กตรอนชี้ให้เห็นว่าเป็นปัจจัยพื้นฐานที่สุดที่กำหนด “ความต้องการนอนหลับ”

ความสัมพันธ์แบบหลีกเลี่ยงไม่ได้ระหว่างการหายใจใช้ออกซิเจนและการนอน

งานวิจัยชี้ว่าตัวเองคือ การหายใจแบบใช้ออกซิเจน ยิ่งไปกว่านั้น มันเป็นค่าตอบแทนที่จำเป็นสำหรับการฟื้นฟูไมโทคอนเดรียระบบประสาท คือ สภาวะ การนอน ที่ต้องการอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในมนุษย์ ผู้ป่วยที่มีความผิดปกติของการทำงานไมโทคอนเดรียมักรายงานว่าอาการสำคัญคือ “ความเหนื่อยล้ารุนแรงมาก” และความเหนื่อยล้าดังกล่าวโดยปกติแล้วไม่ดีขึ้นด้วย “การนอนหลับที่ฟื้นฟู”

สมดุลพลังงาน ไมโทคอนเดรีย และการนอนและความหิว

ทีมวิจัยจึงเน้นว่า การนอนและความหิว ต่างเกี่ยวข้องกับสมดุลพลังงานของไมโทคอนเดรีย สัตว์มีชีวิตที่หายใจแบบใช้ออกซิเจนจำเป็นต้องควบคุม การส่งเชื้อเพลิงให้ไมโทคอนเดรีย และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเวลาพักและการฟื้นตัวของไมโทคอนเดรียในระบบประสาท อยู่เสมอ นักวิจัยแสดงความคิดเห็นอย่างงดงามว่า “การไหลของอิเล็กตรอนผ่านโซ่การหายใจเสมือนทรายในนาฬิกาทราย ที่กำหนดว่าเมื่อใดควรปรับสมดุลให้คืน” นอกเหนือจากกระบวนการนี้ (เช่น การสร้างความจำ) ยังมีหน้าที่หลากหลายที่เข้าร่วมกับวงจรการนอนหลับอยู่เช่นกัน แต่ การทำงานของไมโทคอนเดรียเป็นรากฐานพื้นฐานที่สำคัญที่สุดของการนอนทุกชนิด โดยสรุป สิ่งมีชีวิตที่ใช้ออกซิเจนย่อมไม่อาจหลีกเลี่ยงที่ “จำเป็นต้องนอน"

[GN⁺]

ความคิดเห็นจาก Hacker News

• คิดว่าปริศนาโบราณเรื่องการนอนที่จำเป็นอาจถูกไขได้ในที่สุด ตามงานวิจัย การแยกการทำงานของไมโทคอนเดรียแบบอ่อนที่เกิดขึ้นอย่างอัตโนมัติภายในเซลล์ผ่าน Ucp4A/Ucp4C ในเซลล์ประสาทที่กระตุ้นการนอนของแมลงหวี่ ช่วยลด ‘mitochondrial Δp’ และการรั่วไหลของอิเล็กตรอนที่ตามมา ทำให้ต้องนอนน้อยลง จุดที่น่าสนใจคืออาจอธิบายเหตุผลของการนอนได้จากกระบวนการชีวเคมีนี้ โดยปกติสารแยกการทำงานของไมโทคอนเดรียส่วนใหญ่ผ่าน BBB (blood-brain barrier) ได้ไม่ดี แต่งานนี้ดูเฉพาะจุดมากและพบได้ไม่บ่อย หากบทความนี้ถูกต้อง ก็อาจหมายถึงทั้งการไขปริศนาการนอน และการพัฒนายากระตุ้นความตื่นตัวแบบ ‘สุขภาพดี’ ได้ด้วย อีกอย่างก็สงสัยว่า กลไกนี้จะอธิบายหรือเปลี่ยนแปลงความต่างระหว่างคนที่หลับลึก คนที่หลับตื้น หรือความต้องการการนอนที่ต่างกันได้หรือไม่

  • ถ้าการนอนมีไว้เพื่อจุดประสงค์เดียวจริง ๆ ก็คงน่าประหลาดใจมาก ในระบบที่ซับซ้อนและเชื่อมโยงกันแน่น การอธิบายทุกอย่างด้วยเหตุและผลเพียงอย่างเดียวมักไม่ค่อยตรงนัก
  • คำอธิบายว่าการนอนเริ่มต้นขึ้นทางวิวัฒนาการในลักษณะนี้ฟังดูพอเป็นไปได้ แต่มนุษย์ยังใช้การนอนเพื่อหลายอย่าง เช่น การตรึงความจำ (sleep spindle signals) หรือการบูรณาการความจำเชิงกระบวนการ (REM sleep)
  • หัวข้อนี้มีหลายชั้นกว่านั้น เหตุผลบางส่วนที่เรานอนนั้นไม่ใช่ ‘ปริศนาโบราณ’ เลย สภาพแวดล้อมที่เราอยู่มีวัฏจักรกลางวันกลางคืน และในเชิงวิวัฒนาการ การทำกิจกรรมที่เหมาะกับเวลากลางวันในตอนกลางวัน ส่วนกลางคืนก็หยุดใช้ร่างกายและทำกิจกรรมอย่างอื่น ย่อมได้เปรียบกว่า ถ้าไม่มีวัฏจักรกลางวัน-กลางคืน สมองก็คงไม่ได้วิวัฒน์ให้ร่างกายต้องพัก ‘ตอนกลางคืน’ โดยเฉพาะ
  • งานวิจัยตอนนี้เป็น ‘ทฤษฎีใหม่ว่าทำไมการนอนจึงจำเป็น’ ยังสรุปไม่ได้ว่าปริศนาถูกไขแล้วจริง ๆ และก็ยังไม่แน่ชัดด้วยว่างานนี้เป็นทฤษฎีใหม่จริงหรือไม่
  • ในบริบทนี้ อยากยกคำอธิบายเหตุผลทั่วไปของการนอนจากหนังสือ ‘Life Time’ ของ Russell Foster มาอ้างอิง: “การนอนเป็นพฤติกรรมที่ปรับตัวเข้ากับวัฏจักร 24 ชั่วโมงแตกต่างกันไปตามแต่ละสปีชีส์ ระหว่างการนอน การไม่เคลื่อนไหวของร่างกายช่วยหลีกเลี่ยงกิจกรรมในสภาพแวดล้อมที่ตนปรับตัวได้ไม่ดี และใช้เวลานั้นทำงานทำความสะอาดทางสรีรวิทยาที่จำเป็น” หนังสือเล่มนี้อธิบายเรื่องการนอนได้ชัดเจนที่สุดเท่าที่เคยอ่านมา

• ประโยคที่ว่า “เมื่ออิเล็กตรอน (electrons) ไหลผ่านสายโซ่การหายใจของตัวควบคุมฟีดแบ็กนั้นเหมือนเม็ดทรายในนาฬิกาทราย มันจะเป็นตัวกำหนดว่าเมื่อไรสมดุลควรถูกฟื้นคืน” นี่สุดยอดจริง ๆ กลายเป็นหนึ่งในประโยคโปรดของฉันคู่กับประโยคจากการประชุมระดับตำนานของ Royal Society ที่ว่า “ราวกับว่าเรากำลังมองโลกสไตล์ Lord of the Rings”
  ลิงก์ที่เกี่ยวข้อง

  • คราวนี้ทรายคงช่วยชีวิตคุณไม่ได้ แต่ทรายนี้จะช่วยประหยัดเวลาของคุณ

• ตัวงานวิจัยอยู่ที่นี่ ฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญจึงไม่แน่ใจนัก แต่รู้สึกว่างานนี้ทำให้แนวคิดง่ายเกินไปและดูพูดเกินจริงไปหน่อย นอกจากจะทดลองกับแมลงหวี่แล้ว ถ้าพูดให้เคร่งครัด มันอาจใกล้กับ ‘การพัก’ มากกว่า ‘การนอน’ ด้วยซ้ำ น่าสนใจและคุ้มค่าแก่การอ่าน แต่ดูเหมือนน่าจะมีกลไกต่อเนื่องที่ยาวกว่านี้ และก็ยังไม่มั่นใจว่าจะทำซ้ำผลได้ในมนุษย์หรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม อาจเป็นฉันเองที่เข้าใจผิดก็ได้ แต่ยังไม่แน่ใจ

  • งานนี้ไม่ค่อยดี ฉันกล้าพูดว่าตัวเองเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านนี้ และก็ขมขื่นที่ความเป็นจริงของวงการวิทยาศาสตร์มันก็เป็นแบบนี้แหละ

• เคยสงสัยว่าที่สุดแล้วการนอนไม่พอจนถึงตายได้ อาจเป็นเพราะกลไกของไมโทคอนเดรียแบบนี้หรือเปล่า เหตุผลที่ Guinness ไม่รับบันทึกสถิติการตื่นนานสุด ก็เหมือนกับที่ไม่รับสถิติ Russian roulette นั่นแหละ

  • จริง ๆ แล้ว Guinness หยุดเก็บสถิติที่เกี่ยวกับการอดนอนเพราะปัญหาสุขภาพ การอดนอนอย่างรุนแรงอาจนำไปสู่อาการจิตเภท การเข้ารักษาในโรงพยาบาลจิตเวช และการได้รับยาช่วยนอน แม้ระยะสั้นการนอนไม่พอจะไม่ได้ทำให้ตายทันที แต่ในระยะยาว (หลายปีถึงหลายสิบปี) การนอนน้อยเรื้อรังเพิ่มความเสี่ยงต่อการเสียชีวิต

• ความเชื่อมโยงระหว่างงานวิจัยนี้กับ familial natural short sleep น่าสนใจมาก โดยเฉพาะคนที่มียีนที่เกี่ยวข้องดูเหมือนจะมีผลป้องกันอัลไซเมอร์ด้วย ซึ่งชี้ว่าการกลายพันธุ์ของยีนนี้อาจทำงานอยู่ใต้ลำดับกลไกการดูแลรักษาไมโทคอนเดรียที่อธิบายไว้ในงานวิจัย

• เรื่องที่เคยคิดว่าเป็นตำนานอินเทอร์เน็ตอย่าง “ไมโทคอนเดรียมีต้นกำเนิดจากแบคทีเรีย ดังนั้นกินยาปฏิชีวนะแล้วอาจทำให้มันเสียหายได้” กลับมีพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์จริง

  • โดยเฉพาะยาปฏิชีวนะกลุ่ม Quinolones อาจเป็นอันตรายต่อไมโทคอนเดรียได้ แต่ยาปฏิชีวนะแบบ penicillin ไม่มีความเสี่ยงแบบนั้น Penicillin ซึ่งมาจากเชื้อรา ก็เพราะเชื้อราเองก็มีไมโทคอนเดรียเช่นกัน โดยทั่วไปควรใช้ยาปฏิชีวนะที่อ่อนที่สุดและจำเพาะกับเชื้อที่สุดก่อน และถ้ามีการสั่งยากลุ่ม quinolones แบบส่งเดช ก็ควรมีเหตุผลที่ชัดเจน เช่น ระบุชื่อแบคทีเรียที่เกี่ยวข้อง
    ลิงก์ที่เกี่ยวข้อง
  • ที่เป็นปัญหาจริง ๆ คือสารยับยั้งไรโบโซม โดยเฉพาะยาปฏิชีวนะอย่าง tetracycline ที่มีผลต่อไมโทคอนเดรีย
    บทความที่เกี่ยวข้อง
  • ยาปฏิชีวนะแบบดั้งเดิมออกฤทธิ์กับไรโบโซมของแบคทีเรีย (prokaryotic ribosomes) ซึ่งต่างจากไรโบโซมของเซลล์ยูคาริโอตอย่างมาก แน่นอนว่าอาจมีข้อยกเว้นได้บ้าง แต่เพราะอย่างนั้นยาตัวใหม่จึงต้องผ่านการตรวจสอบอย่างเพียงพอ
  • เวลาพูดเรื่องนี้ต้องระวังมาก เพราะคนที่ไม่ค่อยเข้าใจวิทยาศาสตร์หรือการแพทย์อาจเอาไปใช้เป็นหลักฐานสนับสนุนแนวคิดต่อต้านการแพทย์หรือต่อต้านวัคซีนได้ง่าย ยาปฏิชีวนะแต่ละชนิดมีเป้าหมายต่างกัน และส่วนใหญ่แทบไม่กระทบไมโทคอนเดรีย ไมโทคอนเดรียอยู่ร่วมกับเซลล์แบบพึ่งพากันมาตั้งแต่ราว 3 พันล้านปีก่อน และตอนนี้ก็เชื่อมโยงกันแน่นแฟ้นจนแทบไม่อาจมองเป็นสิ่งมีชีวิตที่แยกขาดได้แล้ว

• ChatGPT เคยบอกว่าคาเฟอีนมีบทบาททางอ้อมต่อการกระตุ้น UCP (uncoupled protein) เลยรู้สึกน่าทึ่งที่สารที่เราใช้เป็นสารกระตุ้นในชีวิตประจำวัน อาจทำงานในแบบที่ช่วยให้เรานอนน้อยลงได้จริง

• ความเหนื่อยทางกายกับความเหนื่อยทางใจ (ความง่วง) ไม่เหมือนกัน ต่อให้นอนแผ่อยู่บนโซฟาทั้งวัน พอตกกลางคืนก็ยังง่วงอยู่ดี และถ้าไม่ได้นอนก็อยู่ได้นานไม่มาก เหตุผลที่ในทางจิตประสาทเราต้องการการนอน คือสมองต้องการเวลาสำหรับ ‘ทำความสะอาด’ ในสภาวะออฟไลน์ (ไม่มีข้อมูลจากประสาทสัมผัสเข้า) เช่น จัดระเบียบและเก็บรักษาความจำระยะสั้นของทั้งวัน

  • สาเหตุหนึ่งของการรั่วไหลของอิเล็กตรอนคือ (อ่านจาก ChatGPT) ตอนที่ NADH (เชื้อเพลิง) มีมากเกินความต้องการ ATP (ความต้องการพลังงาน) เพราะอย่างนั้นการทำให้ร่างกายเหนื่อยจึงอาจช่วยชะลอความต้องการนอนทางจิตใจได้ และสองกระบวนการนี้ก็ไม่ได้แยกจากกันโดยสิ้นเชิง
  • สมองเองเวลาใช้กับงานที่หนักทางความคิด ก็ใช้พลังงานมากกว่าปกติเล็กน้อย (ประมาณ 5%) ดังนั้นจึงต้องชาร์จไมโทคอนเดรียที่พร่องพลังกลับเข้าไปใหม่ และถ้าแม้แต่วันที่ใช้ชีวิตแบบขี้เกียจทั้งวันยังรู้สึกเหนื่อย ก็ถือว่าสมเหตุสมผลอยู่เหมือนกัน

• การเพิ่มจำนวนและประสิทธิภาพของไมโทคอนเดรียสำคัญมาก ฉันมองว่า ME/CFS (กลุ่มอาการอ่อนเพลียเรื้อรัง) เกิดจากออร์แกเนลล์พวกนี้ทำงานได้ไม่ถูกต้อง

  • ขอแนะนำ red light therapy อย่างมาก มีลิงก์สเปรดชีตที่รวบรวมงานวิจัยทั้งหมดเกี่ยวกับผลต่อไมโทคอนเดรียไว้
  • ถ้าใครสนใจ แนะนำให้ลองค้นหา “MOTS-C” กับ “SS-31” ทั้งสองเป็นเปปไทด์ที่ช่วยเพิ่มการทำงานของไมโทคอนเดรีย และหาซื้อออนไลน์ได้ง่าย MOTS-C น่าสนใจเป็นพิเศษ แม้ฉันจะยังไม่เคยลอง แต่มีขวด 20mg อยู่แล้ว
  • ฉันเองก็ใช้ทั้งอาหารเสริมที่เกี่ยวข้องกับขั้นสำคัญของ Krebs cycle และกลูตาไธโอนซึ่งช่วยชะลอความเสียหายจาก ROS และรู้สึกได้ถึงผลลัพธ์ที่ดีมาก ในวันแบบนี้สมาธิสำหรับการเขียนโปรแกรมยาว ๆ หรือแม้แต่การรับมือการเมืองในบริษัทก็ดีขึ้นมาก เป้าหมายต่อไปคือเพิ่มความทนทานของระบบหัวใจและปอดอย่างมาก แต่ยังมีข้อจำกัดเรื่องการทำงานของปอดที่ค่อนข้างไม่ดี
  • ME/CFS คือ Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome
  • ยังไม่แน่ใจว่ากลุ่มอาการอ่อนเพลียเรื้อรังมีอยู่จริงหรือไม่ มันดูเหมือนเป็นชื่อวินิจฉัยแบบครอบรวมสำหรับ “โรคที่ยังไม่รู้แน่ชัด” มากกว่า เลยทำให้สับสน

• การนอนสำคัญมากจริง ๆ คนบ้างานที่ฉันเคยเห็นส่วนใหญ่มักนอนน้อยมาก และสุดท้ายก็มักเจอปัญหาใหญ่ในช่วงหลังของชีวิตอยู่บ่อยเกินไป

  • หนึ่งในข้อดีที่สุดของการถูกเลิกจ้างคือสามารถนอนตอนเช้าได้นานเท่าที่ต้องการ
  • ภาวะบ้างานมักมีปัญหาทางจิตใจอยู่เบื้องหลังเสมอ ไม่ว่าจะเป็น OCD (ย้ำคิดย้ำทำ) ความทุกข์อย่างหนัก หรือการหนีความว่างเปล่า สภาวะเหล่านี้นำไปสู่พฤติกรรมทำลายตัวเองได้หลากหลาย และการอดนอนก็เป็นส่วนหนึ่งของวงจรเลวร้ายนี้ สุดท้ายก็หนีเรื่องสภาพจิตใจไม่พ้น และแค่เรียนรู้แนวคิดจิตวิทยาพื้นฐานไว้บ้าง ก็จะช่วยให้รับมือและเข้าใจผู้คนได้ง่ายขึ้นมาก ฉันมักคิดเสมอว่า ถ้าโรงเรียนสอนเรื่องพวกนี้อย่างจริงจังกว่านี้ก็คงดีมาก