Ģenētiskais mehānisms: kā darbojas mūsu iekšējie pulksteņi
Ģenētiskais mehānisms: kā darbojas mūsu iekšējie pulksteņi
Anonim

Ikviens ir dzirdējis par iekšējo pulksteni, taču tikai daži cilvēki zina, kā tas darbojas. Divas zinātnieku grupas no ASV veikušas liela mēroga pētījumus, lai saprastu, kā darbojas mūsu pulksteņi un kāda ir to ietekme uz organismu.

Ģenētiskais mehānisms: kā darbojas mūsu iekšējie pulksteņi
Ģenētiskais mehānisms: kā darbojas mūsu iekšējie pulksteņi

Visas dienas garumā mēs klausāmies pulksteņa "tikšķēšanu" mūsu ķermenī. Tas ir tas, kas mūs pamodina no rītiem un liek mums justies miegainiem naktī. Tieši tā īstajā laikā paaugstina un pazemina mūsu ķermeņa temperatūru, regulē insulīna un citu hormonu ražošanu.

Ķermeņa iekšējo pulksteni, pašu tikšķību, ko mēs jūtam, sauc arī par diennakts ritmiem.

Šie ritmi pat ietekmē mūsu domas un jūtas. Psihologi pēta to ietekmi uz cilvēka smadzenēm, liekot brīvprātīgajiem veikt kognitīvos testus dažādos diennakts laikos.

Izrādījās, ka rīts ir labākais laiks, lai veiktu uzdevumus, kuru veikšanai smadzenēm ir nepieciešams veikt vairākus uzdevumus. Ja galvā ir jāglabā vairāki informācijas slāņi vienlaikus un šie dati jāapstrādā operatīvi, jāsāk strādāt jau dienas sākumā. Bet dienas otrā puse ir labi piemērota vienkāršu un saprotamu uzdevumu apstrādei.

Diennakts ritmam ir milzīga ietekme arī uz tiem, kas cieš no depresijas vai bipolāriem traucējumiem. Cilvēki ar šīm problēmām slikti guļ un izjūt vēlmi dzert visu dienu. Daži demences pacienti izjūt īpašu "saulrieta efektu": dienas beigās viņi kļūst agresīvi vai apmaldās telpā un laikā.

"Miega un aktivitātes cikli ir garīgās slimības kritiska sastāvdaļa," saka Mičiganas universitātes neirozinātniece Huda Akila. Tāpēc neirozinātnieki cenšas saprast, kā darbojas mūsu iekšējie pulksteņi un kādu ietekmi tie atstāj uz mūsu smadzenēm. Taču pētnieki nevar vienkārši atvērt galvaskausu un skatīties, kā šūnas darbojas visu diennakti.

Pirms vairākiem gadiem Kalifornijas Universitāte pētniecībai ziedoja smadzenes, kuras tika rūpīgi saglabātas pēc donoru nāves. Daži no viņiem nomira agrā rītā, citi pēcpusdienā vai naktī. Dr Akil un viņas kolēģi nolēma izpētīt, vai vienas smadzenes atšķiras no citām un vai atšķirība ir atkarīga no donora nāves brīža.

"Varbūt mūsu minējums jums šķitīs vienkāršs, taču nez kāpēc neviens par to iepriekš nedomāja," saka Dr. Akils.

Kā darbojas iekšējais pulkstenis
Kā darbojas iekšējais pulkstenis

Viņa un viņas kolēģi atlasīja smadzeņu paraugus no 55 veseliem cilvēkiem, kuri gāja bojā pēkšņā avārijā, piemēram, autoavārijā. No katras smadzenes pētnieki paņēma audu paraugus no tām daivām, kas ir atbildīgas par mācīšanos, atmiņu un emocijām.

Donora nāves brīdī gēni smadzeņu šūnās aktīvi kodēja proteīnu. Pateicoties tam, ka smadzenes tika ātri saglabātas, zinātnieki spēj novērtēt gēnu aktivitāti nāves brīdī.

Lielākajai daļai pētnieku pārbaudīto gēnu dienas laikā netika novērots neviens to darbības modelis. Tomēr vairāk nekā 1000 gēnu parāda ikdienas aktivitātes ciklu. To cilvēku smadzenēs, kuri nomira vienā un tajā pašā diennakts laikā, darbā bija redzami tie paši gēni.

Darbības modeļi bija gandrīz identiski, tāpēc tos varēja izmantot kā laikspiedolu. Pateicoties šo gēnu aktivitātes mērījumiem, bija gandrīz nepārprotami noteikt, kurā brīdī cilvēks nomira.

Pēc tam pētnieki pārbaudīja to donoru smadzenes, kuri cieta no klīniskas depresijas. Šeit laika zīmogs netika vienkārši notriekts: šķita, ka šie pacienti dzīvo vai nu Vācijā, vai Japānā, bet ne Amerikas Savienotajās Valstīs.

Paveiktā darba rezultāti tika publicēti 2013. gadā. Pitsburgas universitātes pētnieki no tiem iedvesmojās un mēģināja atveidot eksperimentu.

"Mēs agrāk nevarējām iedomāties šādu pētījumu," saka neiroloģe Kolīna Makkluna. Dr McKlang un viņas kolēģi varēja pārbaudīt 146 smadzeņu paraugus no universitātes donoru programmas. Eksperimenta rezultāti tika publicēti pavisam nesen.

Taču doktora Makklana komanda spēja ne tikai atkārtot iepriekšējā eksperimenta rezultātus, bet arī iegūt jaunus datus. Viņi salīdzināja gēnu aktivitātes modeļus jaunu un vecu cilvēku smadzenēs un atklāja intriģējošu atšķirību.

Zinātnieki cerēja rast atbildi uz jautājumu: kāpēc cilvēka diennakts ritmi mainās līdz ar vecumu? Galu galā, cilvēkiem kļūstot vecākiem, aktivitāte samazinās un ritmi mainās. Dr McClang atklāja, ka daži no gēniem, kas bija visaktīvākie ikdienas ciklos, vairs netika izmantoti līdz 60 gadu vecumam.

Iespējams, ka daži vecāki cilvēki pārstāj ražot olbaltumvielas, kas nepieciešamas, lai uzturētu iekšējos pulksteņus.

Tāpat pētnieki bija pārsteigti, atklājot, ka daži gēni aktīvajā ikdienas darbā iekļauti tikai vecumdienās. "Šķiet, ka smadzenes mēģina kompensēt dažu gēnu izslēgšanos ar citu darbību, aktivizējot papildu pulksteni," saka Dr. McClang. Iespējams, ka smadzeņu spēja radīt rezerves diennakts ritmus ir aizsardzība pret neirodeģeneratīvām slimībām.

Pāreju uz rezerves iekšējo pulksteni ārsti var izmantot diennakts ritma traucējumu ārstēšanai. Pētnieki tagad eksperimentē ar dzīvnieku gēniem un cenšas saprast, kā tiek aktivizēti un izslēgti iekšējā pulksteņa gēni.

Citiem vārdiem sakot, zinātnieki klausās “ķeksīšu” un vēlas saprast: ko smadzenes mēģina mums pateikt?

Ieteicams: