Genetinis mechanizmas: kaip veikia mūsų vidiniai laikrodžiai
Genetinis mechanizmas: kaip veikia mūsų vidiniai laikrodžiai
Anonim

Visi yra girdėję apie vidinį laikrodį, tačiau mažai kas žino, kaip jis veikia. Dvi mokslininkų grupės iš Jungtinių Valstijų atliko didelio masto tyrimus, siekdamos suprasti, kaip veikia mūsų laikrodžiai ir koks jų poveikis organizmui.

Genetinis mechanizmas: kaip veikia mūsų vidiniai laikrodžiai
Genetinis mechanizmas: kaip veikia mūsų vidiniai laikrodžiai

Visą dieną mes klausomės laikrodžio „tiksėjimo“savo kūno viduje. Būtent tai mus pažadina ryte ir verčia jaustis mieguistas naktį. Būtent ji reikiamu metu pakelia ir mažina mūsų kūno temperatūrą, reguliuoja insulino ir kitų hormonų gamybą.

Vidinis kūno laikrodis, pats tiksėjimas, kurį jaučiame, dar vadinamas cirkadiniais ritmais.

Šie ritmai netgi veikia mūsų mintis ir jausmus. Psichologai tiria jų poveikį žmogaus smegenims, priversdami savanorius atlikti pažinimo testus skirtingu paros metu.

Paaiškėjo, kad rytas yra pats tinkamiausias metas atlikti užduotis, kurioms smegenims reikia atlikti kelias užduotis. Jei jums reikia vienu metu galvoje laikyti kelis informacijos sluoksnius ir operatyviai apdoroti šiuos duomenis, turėtumėte pradėti dirbti dienos pradžioje. Tačiau antroji dienos pusė puikiai tinka paprastoms ir suprantamoms užduotims atlikti.

Cirkadiniai ritmai taip pat turi didžiulį poveikį tiems, kurie kenčia nuo depresijos ar bipolinio sutrikimo. Šių problemų turintys žmonės prastai miega ir jaučia norą gerti visą dieną. Kai kurie demencija sergantys pacientai patiria ypatingą „saulėlydžio efektą“: dienos pabaigoje jie tampa agresyvūs arba pasiklysta erdvėje ir laike.

„Miego ir aktyvumo ciklai yra svarbi psichikos ligų dalis“, – sako Huda Akil, Mičigano universiteto neurologas. Todėl neurologai stengiasi suprasti, kaip veikia mūsų vidiniai laikrodžiai ir kokį poveikį jie daro mūsų smegenims. Tačiau mokslininkai negali tiesiog atidaryti kaukolės ir stebėti, kaip ląstelės veikia visą parą.

Prieš keletą metų Kalifornijos universitetas tyrimams paaukojo smegenis, kurios po donorų mirties buvo kruopščiai išsaugotos. Kai kurie iš jų mirė ankstų rytą, kiti – po pietų ar naktį. Gydytoja Akil ir jos kolegos nusprendė ištirti, ar vienos smegenys skiriasi nuo kitų ir ar skirtumas priklauso nuo donoro mirties momento.

„Galbūt jums mūsų spėjimas atrodys paprastas, bet kažkodėl niekas anksčiau apie tai negalvojo“, – sako daktaras Akilas.

Kaip veikia vidinis laikrodis
Kaip veikia vidinis laikrodis

Ji ir jos kolegos atrinko smegenų pavyzdžius iš 55 sveikų žmonių, žuvusių per staigią avariją, pavyzdžiui, automobilio avariją. Iš kiekvienos smegenų tyrėjai paėmė audinių mėginius iš tų skilčių, kurios yra atsakingos už mokymąsi, atmintį ir emocijas.

Donoro mirties metu genai smegenų ląstelėse aktyviai koduodavo baltymą. Dėl to, kad smegenys buvo greitai išsaugotos, mokslininkai gali įvertinti genų aktyvumą mirties momentu.

Daugumos genų, kuriuos ištyrė tyrėjai, per dieną nepastebėta jokio veikimo modelio. Tačiau daugiau nei 1000 genų rodo kasdienį veiklos ciklą. Tų žmonių, kurie mirė tuo pačiu paros metu, smegenys rodė tuos pačius genus.

Veiklos modeliai buvo beveik identiški, todėl juos buvo galima naudoti kaip laiko žymą. Išmatavus šių genų aktyvumą, buvo beveik neabejotina nustatyti, kurią akimirką žmogus mirė.

Tada mokslininkai išbandė tų donorų, kurie sirgo klinikine depresija, smegenis. Čia laiko žyma buvo ne tik numušta: atrodė, kad šie pacientai gyvena arba Vokietijoje, arba Japonijoje, bet ne JAV.

Atliktų darbų rezultatai paskelbti 2013 m. Pitsburgo universiteto mokslininkai buvo jų įkvėpti ir bandė atkartoti eksperimentą.

„Anksčiau negalėjome pagalvoti apie tokį tyrimą“, – sako neurologė Colleen McClung. Dr. McKlang ir jos kolegos sugebėjo išbandyti 146 smegenų pavyzdžius iš universiteto donorų programos. Eksperimento rezultatai buvo paskelbti visai neseniai.

Tačiau daktaro McClango komandai pavyko ne tik pakartoti ankstesnio eksperimento rezultatus, bet ir gauti naujų duomenų. Jie palygino genų aktyvumo modelius jaunų ir senų žmonių smegenyse ir nustatė intriguojantį skirtumą.

Mokslininkai tikėjosi rasti atsakymą į klausimą: kodėl senstant keičiasi žmonių cirkadinis ritmas? Juk senstant mažėja aktyvumas, keičiasi ritmai. Daktaras McClangas išsiaiškino, kad kai kurie genai, kurie buvo aktyviausi kasdieniame cikle, buvo nebenaudojami sulaukus 60 metų.

Gali būti, kad kai kurie vyresni žmonės nustoja gaminti baltymus, reikalingus vidiniams laikrodžiams veikti.

Taip pat mokslininkus nustebino tai, kad kai kurie genai į aktyvų kasdienį darbą įtraukiami tik senatvėje. „Atrodo, kad smegenys bando kompensuoti kai kurių genų išjungimą kitų darbu, suaktyvindamos papildomą laikrodį“, – sako daktaras McClangas. Galbūt smegenų gebėjimas sukurti rezervinį cirkadinį ritmą yra apsauga nuo neurodegeneracinių ligų.

Perjungimą į atsarginį vidinį laikrodį gydytojai gali naudoti cirkadinio ritmo sutrikimams gydyti. Dabar mokslininkai eksperimentuoja su gyvūnų genais ir bando suprasti, kaip suaktyvinami ir išjungiami vidinio laikrodžio genai.

Kitaip tariant, mokslininkai klauso „tiksėjimo“ir nori suprasti: ką smegenys bando mums pasakyti?

Rekomenduojamas: