Gentech-fruitvlieg schrikt wakker op commando

Wekker

Slaap-stimulerende zenuwcellen kunnen worden geremd

Wakker schrikken kan op veel manieren. Door een hard geluid. Een enge droom. Het irritante gezoem van een mug.

Al die verstoorders van de slaap hebben iets gemeen: dopamine.

Biologen uit Oxford hebben ontdekt dat de signaalstof dopamine de slaapschakelaar in het brein van fruitvliegen omzet. Geef slapende vliegjes een shot dopamine en ze schieten wakker. Stel wakkere vliegen langdurig bloot aan dopamine en ze kunnen de slaap niet meer vatten. De biologen onder leiding van Gero Miesenböck publiceerden hun bevindingen donderdag in Nature.

Dát fruitvliegjes slapen, weten biologen pas sinds 2000. Toen bleek dat de insecten gedurende de nacht stilzitten en niet reageren op zwakke prikkels. Later bleek ook dat ze slaap nodig hebben om herinneringen in hun langetermijngeheugen vast te leggen, net als zoogdieren.

Slaap wordt bij het fruitvliegje aangestuurd door een boonvormig onderdeeltje van het brein. Het boontje bevat slaap-stimulerende zenuwcellen. Als de zenuwcellen actief zijn, valt de fruitvlieg in slaap. In de boon zitten ook waakneuronen, die dopamine afgeven. Als die actief zijn, is de fruitvlieg wakker.

Maar hoe schakelt het fruitvliegbrein tussen slapen en waken? Om dat uit te zoeken gebruikte Miesenböcks team genetisch gemanipuleerde vliegen met zenuwcellen die gevoelig zijn voor licht. Met lichtbundels kunnen onderzoekers zenuwcellen aan- of uitschakelen. Miesenböck is de bedenker van deze techniek, de optogenetica.

De onderzoekers lieten de fruitvliegjes over een tredmolen lopen. Zodra de uitgeputte fruitvliegjes in slaap vielen, bestraalden de onderzoekers de zenuwcellen die dopamine afgeven met licht.

Door het shot dopamine schoten slapende vliegen wakker. Stopte een fruitvlieg 5 minuten met lopen? Puls. En de voetjes bewogen weer.

Door langdurige blootstelling aan dopamine raakten de slaap-stimulerende zenuwcellen overprikkeld. De fruitvliegen konden haast de slaap niet meer vatten. Pas een uur nadat de dopamine-afgifte werd stopgezet, vielen de afgematte vliegjes eindelijk in slaap. De biologen constateren tevreden dat hetzelfde systeem het fruitvliegje én snel laat wakker schrikken én lang wakker kan houden, als de situatie daar om vraagt.

Is het raadsel van de slaap hiermee moleculair opgelost? Nog niet. De Britten hebben nu ontdekt hoe slaap-stimulerende zenuwcellen worden uítgezet. Hoe deze neuronen worden áángezet, willen de biologen nog onderzoeken.