Changes in cognitive functions due to lack of sleep in animals with different ecological adaptations

Abstract

В современном обществе человек часто сталкивается с необходимостью ограничения сна как в связи с особенностями режима работы, так и образом жизни. Ограничение сна у человека приводит к различным негативным последствиям для здоровья и в особенности к нарушениям когнитивных функций что на сегодняшний -день остается мало изученным. Большее внимание уделяется оценке последствий полного ограничения сна, однако у людей чаще встречается частичное ограничение сна, приводящее к хроническому недосыпанию. На сегодняшний день существуют противоречивые данные относительно чувствительности разных типов памяти к дефициту сна. Помимо этого, разные животные и человек могут иметь различные потребности в сне и различные адаптации к условиям сна, поэтому для системного понимания влияния недостатка сна на организм целесообразно проводить исследования по ограничению сна на животных из различных экологических и систематических групп. Целью данного исследования было изучение влияния хронического ограничения сна и полного его отсутствия на когнитивные функции (память и обучение) у млекопитающих разных экологических групп: крыс – как наиболее распространенной модели исследования нарушений сна и морских котиков – как группы животных имеющей ярко выраженные адаптации к условиям недостатка сна. Мы тестировали разные типы памяти, как долговременную, так и кратковременную, рабочую и пространственную у крыс и северных морских котиков. Для этого использовались специально разработанные для этих животных тесты на память. Нам удалось показать, что у крыс не наблюдаются изменения в обучении как в непространственной долговременной памяти и пространственной кратковременной памяти при хроническом ограничении сна. Так же удалось выявить отставленное ухудшение непространственной памяти и улучшение пространственной кратковременной памяти спустя две недели после ограничения сна. В условиях полного отсутствия сна у северных морских котиков не обнаружено ухудшений непространственной кратковременной памяти. Но у некоторых животных наблюдались улучшения непространственной кратковременной памяти как во время, так и после окончания процедуры депривации сна. В целом это исследование показало неожиданный результат. животные с разными экологическими адаптациями в условиях дефицита сна, имеют сходную направленность к улучшению кратковременной памяти, но динамика этого эффекта различается.

In modern society, a person often faces the need to limit sleep, both in connection with the peculiarities of the mode of work and lifestyle. Sleep restriction in humans leads to various negative health effects and in particular to cognitive impairment, which remains little studied today. More attention is paid to evaluating the effects of total sleep restriction, but people are more likely to experience partial sleep restriction resulting in chronic sleep deprivation. To date, there are conflicting data regarding the sensitivity of different types of memory to sleep deprivation. In addition, different animals and humans may have different sleep needs and different adaptations to sleep conditions, so for a systematic understanding of the impact of sleep deprivation on the body, it is advisable to conduct studies on sleep restriction on animals from various ecological and systematic groups. The purpose of this study was to study the effect of chronic sleep restriction and its complete absence on cognitive functions (memory and learning) in mammals of different ecological groups: rats - as the most common model for studying sleep disorders and fur seals - as a group of animals with pronounced adaptations to lack of sleep conditions. sleep. We tested different types of memory, both long-term and short-term, working and spatial, in rats and northern fur seals. For this, memory tests specially designed for these animals were used. We were able to show that rats do not experience changes in learning in both non-spatial long-term memory and spatial short-term memory with chronic sleep restriction. It was also possible to identify a delayed deterioration in non-spatial memory and an improvement in spatial short-term memory two weeks after sleep restriction. Under conditions of complete sleep deprivation, no deterioration in non-spatial short-term memory was found in northern fur seals. But some animals showed improvements in non-spatial short-term memory both during and after the end of the sleep deprivation procedure. Overall, this study showed an unexpected result. animals with different ecological adaptations under conditions of sleep deprivation have a similar focus on improving short-term memory, but the dynamics of this effect is different.