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"