Как твой мозг знает, что сейчас лето

Сезонный учет времени важен как для животных, так и для людей, и недавние исследования показывают, что это осуществляется той же частью мозга, которая управляет нашими суточными циркадными ритмами. Эта область мозга, называемая супрахиазматическим ядром (SCN), циклически экспрессирует определенные «часовые» гены в течение 24-часового периода, но не все нейроны движутся в одном ритме. Две области в SCN немного сдвинуты по фазе, и с увеличением длины дня увеличивается и фазовый промежуток между ними.

Чтобы понять, как это происходит, исследователи сначала измерили уровни экспрессии часового гена Bmal1 в эксплантированных дорсальных и вентральных SCN мышей, которые жили в световых циклах длинного или короткого дня. Как и ожидалось, циклические уровни BMAL1 в дорсальной и вентральной областях из группы длинного дня были не в фазе, в то время как уровни из группы короткого дня были синхронизированы.

Анализ моделирования предсказал, что связь между двумя регионами не является улицей с двусторонним движением, и что эта асимметрия заставляет спинную область выходить из фазы при увеличении дневного света.Исследовательская группа обнаружила, что нейромедиатор ГАМК играет важную роль в этом процессе.

В большинстве случаев ГАМК подавляет активность нейронов. Однако некоторые нейроны SCN действительно возбуждаются ГАМК. Ведущий автор Джихван Мён объясняет: «ГАМК становится возбуждающей, когда уровень хлорида внутри нейронов высок. Мы подозревали, что изменения в функции ГАМК в SCN могут представлять силу отталкивания, которая сдвигает эти два кластера нейронов в противофазе».

Когда исследователи заблокировали активность ГАМК, большой фазовый разрыв, наблюдаемый в группе длинного дня, исчез, и циклы уровней Bmal1 стали напоминать циклы в группе короткого дня, что не изменилось. Это позволило ученым предположить, что ГАМК оказывает особое влияние на дорсальный SCN.Чтобы проверить эту гипотезу, они измерили уровни экспрессии двух других генов — Nkcc1 и Kcc2, которые отвечают за импорт и экспорт хлорида. Они обнаружили, что в SCN длинного дня соотношение экспрессии двух генов в дорсальном SCN изменилось так, что было импортировано гораздо больше хлоридов.

Это делало эффект ГАМК преимущественно возбуждающим в дорсальной области. Блокирование импорта хлоридов устранило фазовый разрыв, наблюдаемый в группе длинного дня, и, как предсказывала модель, даже сделало SCN, обученные в четном 12-часовом дневном цикле, напомнившим группу короткого дня.

«Как и у других животных, наше тело отслеживает времена года, — говорит Мён, — а внезапные изменения продолжительности светового дня могут вызвать серьезное расстройство настроения у некоторых людей. Понимание того, как отрегулировать наши внутренние сезонные часы, может привести к эффективным способам помощь людям, чьи внутренние часы были нарушены ».


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *