Rasa Lapar Membuat Otak Lalat Tetap Pintar Walau Tak Tidur

Seperti yang diketahui oleh yang pernah mencoba tetap terjaga setelah makan kenyang, makan bisa mendorong rasa kantuk. Penelitian baru pada lalat buah menunjukkan sebaliknya yaitu rasa lapar bisa saja menjadi cara untuk tetap bangun tanpa rasa pusing atau hambatan mental.



Para ilmuwan di Universitas Washington di St. Louis menemukan bahwa rasa lapar menyebabkan kebutuhan akan nutrisi menekan kebutuhan untuk tidur. Sama seperti manusia dan tikus, lalat buah tak dapat bertahan hidup tanpa tidur. Akan tetapi, pada lalat buah yang direkayasa untuk sensitif terhadap kekurangan tidur, rasa lapar bisa meningkatkan waktu bertahan hidup tanpa tidur hampir tiga kali lipat .

Para peneliti menunjukkan bahwa kemampuan untuk menahan efek kurang tidur terhubung dengan protein yang membantu otak lalat buah mengatur penyimpanan dan penggunaan lipid yang merupakan jenis molekul termasuk lemak seperti kolesterol dan vitamin yang dapat larut dalam lemak seperti vitamin A dan D.

"Obat-obatan umum yang digunakan untuk membuat orang tertidur atau membuat orang tetap bangun, semuanya ditargetkan pada sejumlah jalur-jalur di otak, semuanya berhubungan dengan transmisi neuro," kata Paul Shaw, PhD, asisten profesor neurobiologi dan anatomi. "Memodifikasi pemrosesan lipid dengan obat-obatan bisa memberikan kita sebuah cara baru yang lebih efektif atau lebih kurang efek sampingnya dalam menanggulangi masalah tidur."

Penelitian tersebut diterbitkan secara online pada tanggal 31 Agustus di PLoS Biology.

Penemuan tersebut menambah tantangan baru ke dalam hubungan rumit antara tidur dan metabolisme diet. Para ilmuwan mengetahui sekitar satu dekade lalu bahwa kekurangan tidur menyebabkan obesitas dan berperan dalam perkembangan diabetes dan penyakit koroner. Sampai saat ini, tak seorangpun telah menghubungkan antara gen yang terkait lipid dengan pengaturan kebutuhan tidur.

Clay Semenkovich, MD yang merupakan seorang ahli lipid Universitas Washington tapi tak secara langsung terlibat dalam penelitian itu mengatakan bahwa hasilnya cocok dengan pemahaman yang sedang berkembang bahwa organisme menggunakan lipid lebih dari sekedar penyimpanan tenaga.

"Semakin jelas bahwa lemak berfungsi sebagai molekul pemberi sinyal dalam berbagai konteks," kata Semenkovich, seorang Profesor Kedokteran Herbert S. Gasser. "Jika anda mengidentifikasi lipid yang terlibat dalam pengaturan tidur dan mencari cara untuk mengontrolnya, anda bisa mengurangi derita yang berhubungan dengan kekurangan tidur atau kebutuhan untuk tetap bangun."

Shaw menggunakan lalat buah sebagai model efek tidur pada organisme yang lebih tinggi. Dia merupakan salah satu di antara mereka yang pertama membuktikan bahwa lalat buah memasuki kondisi yang bisa dibandingkan dengan tidur, yang menunjukkan bahwa lalat buah memiliki periode tidak aktif di mana rangsangan yang lebih besar dibutuhkan untuk membangunkan mereka. Sama seperti manusia, lalat buah yang kurang tidur satu hari akan mencoba untuk menggantinya dengan tidur lebih banyak pada hari berikutnya, suatu fenomena yang ditunjukkan sebagai hutang tidur. Lalat buah yang kurang tidur juga menunjukkan performa yang kurang pada uji sederhana kemampuan belajar.

Penelitian di lab lain menunjukkan bahwa rasa lapar atau puasa menahan lapar, mengakibatkan waktu tidur berkurang. Penelitian yang lebih baru juga menunjukkan bahwa rasa lapar bisa mengubah tingkat aktifitas gen yang mengatur penyimpanan dan penggunaan lipid.

Laboratorium Shaw sebelumnya mendemonstrasikan bahwa lalat buah dengan mutasi pada gen waktu biologis mengakumulasi hutang tidur lebih cepat dan mulai mati setelah tetap bangun sekurang-kurangnya 10 jam. Matt Thimgan, PhD, seorang rekan peneliti pascadoktoral, melaporkan dalam sebuah surat kabar bahwa lalat buah yang kelaparan meluangkan lebih banyak waktu terbangun, dan lalat buah kelaparan dengan mutasi gen waktu biologis bisa bertahan hingga 28 jam tanpa tidur.

Para ilmuwan menguji lalat yang kelaparan dan kurang tidur dengan dua tanda akan hutang tidur yaitu enzim pada air liur atau saliva dan kemampuan lalat untuk belajar mengasosiasikan cahaya dengan rangsangan yang tidak menyenangkan. Kedua hasil uji menunjukkan bahwa lalat yang kelaparan tidak mengantuk.

"Dari perspektif evolusioner, hal ini masuk akal," kata Thimgan. "Jika anda kelaparan, anda ingin memastikan secara kognitif bahwa anda berada di atas permainan, untuk meningkatkan kesempatan anda menemukan makanan daripada menjadi makanan untuk orang lain."

Para ilmuwan menemukan sebuah efek yang mirip dengan kelaparan pada lalat buah di mana gen yang disebut lipid storage droplet 2 (LSD2) dinonaktifkan. Setelah kurang tidur, lalat buah dengan mutasi LSD2 kurang cenderung untuk tidur dalam waktu yang lama dan tetap mencetak nilai tinggi dalam tes belajar.

"Mutan LSD2 nampaknya secara konstan merotasi lipid melalui depot penyimpanannya dalam sel, menaruhnya ke dalam dan mengeluarkannya dengan sangat cepat," kata Thimgan. "Menonaktifkan LSD2 kelihatannya membuat sel kesulitan untuk menahan lipid dan menggunakannya dengan benar, dan kami pikir hal ini menganggu kemampuan sel-sel otak untuk merespon kekurangan tidur."

Para peneliti sedang berusaha mengidentifikasi lipid tertentu yang dipengaruhi hilangnya LSD2.