Genetski mehanizam: kako rade naši unutarnji satovi
Genetski mehanizam: kako rade naši unutarnji satovi
Anonim

Svi su čuli za unutarnji sat, ali malo ljudi zna kako oni rade. Dvije skupine znanstvenika iz Sjedinjenih Država provele su velike studije kako bi razumjeli kako naši satovi rade i kakav je njihov učinak na tijelo.

Genetski mehanizam: kako rade naši unutarnji satovi
Genetski mehanizam: kako rade naši unutarnji satovi

Tijekom cijelog dana slušamo kako “kuca” sat unutar našeg tijela. To je ono što nas ujutro budi, a noću čini pospanim. Upravo on podiže i snižava našu tjelesnu temperaturu u pravo vrijeme, regulira proizvodnju inzulina i drugih hormona.

Unutarnji tjelesni sat, samo otkucavanje koje osjećamo, naziva se i cirkadijalni ritmovi.

Ti ritmovi čak utječu na naše misli i osjećaje. Psiholozi proučavaju njihove učinke na ljudski mozak prisiljavajući volontere da rade kognitivne testove u različito doba dana.

Pokazalo se da je jutro najbolje vrijeme za obavljanje zadataka koji od mozga zahtijevaju više zadataka. Ako trebate držati nekoliko slojeva informacija u glavi odjednom i obraditi te podatke promptno, trebali biste početi raditi na početku dana. Ali druga polovica dana dobro je prikladna za obradu jednostavnih i razumljivih zadataka.

Cirkadijalni ritmovi imaju veliki utjecaj i na one koji pate od depresije ili bipolarnog poremećaja. Osobe s ovim problemima ne spavaju dobro i osjećaju potrebu za pićem tijekom dana. Neki bolesnici s demencijom doživljavaju poseban "efekt zalaska sunca": na kraju dana postaju agresivni ili se gube u prostoru i vremenu.

"Ciklusi spavanja i aktivnosti ključni su dio mentalnih bolesti", kaže Huda Akil, neuroznanstvenica sa Sveučilišta Michigan. Stoga se neuroznanstvenici trude razumjeti kako rade naši unutarnji satovi i kakav učinak imaju na naš mozak. Ali istraživači ne mogu samo otvoriti lubanju i gledati stanice kako rade 24 sata dnevno.

Prije nekoliko godina Sveučilište u Kaliforniji doniralo je mozgove za istraživanje, koji su pažljivo sačuvani nakon smrti darivatelja. Neki od njih su umrli rano ujutro, drugi popodne ili noću. Doktorica Akil i njezini kolege odlučili su proučiti razlikuje li se jedan mozak od drugog i ovisi li razlika o trenutku u kojem je donor umro.

"Možda će vam se naša pretpostavka učiniti jednostavnom, ali iz nekog razloga nitko prije nije razmišljao o tome", kaže dr. Akil.

Kako radi unutarnji sat
Kako radi unutarnji sat

Ona i njezini kolege odabrali su uzorke mozga od 55 zdravih ljudi koji su umrli u iznenadnoj nesreći, poput prometne nesreće. Iz svakog mozga znanstvenici su uzeli uzorke tkiva onih režnjeva koji su odgovorni za učenje, pamćenje i emocije.

U vrijeme smrti donora, geni u stanicama mozga aktivno su kodirali protein. Zahvaljujući činjenici da je mozak brzo sačuvan, znanstvenici su u mogućnosti procijeniti aktivnost gena u trenutku smrti.

Većina gena koje su istraživači testirali nije pokazala nikakav obrazac u svojoj izvedbi tijekom dana. Međutim, više od 1000 gena pokazuje dnevni ciklus aktivnosti. Mozak onih ljudi koji su umrli u isto doba dana pokazao je iste gene na djelu.

Obrasci aktivnosti bili su gotovo identični, toliko da su se mogli koristiti kao vremenska oznaka. Bilo je gotovo nepogrešivo utvrditi u kojem trenutku je osoba umrla, zahvaljujući mjerenju aktivnosti ovih gena.

Zatim su istraživači testirali mozak onih donatora koji su patili od kliničke depresije. Ovdje vremenski žig nije samo oboren: činilo se da ti pacijenti žive ili u Njemačkoj ili u Japanu, ali ne i u Sjedinjenim Državama.

Rezultati obavljenog rada objavljeni su 2013. godine. Istraživači sa Sveučilišta u Pittsburghu bili su inspirirani njima i pokušali reproducirati eksperiment.

"Nismo se mogli sjetiti ovakvog istraživanja", kaže neurolog Colleen McClung. Dr. McKlang i njezini kolege uspjeli su testirati 146 uzoraka mozga iz sveučilišnog donatorskog programa. Rezultati eksperimenta objavljeni su sasvim nedavno.

No tim dr. McClanga uspio je ne samo ponoviti rezultate prethodnog eksperimenta, već i dobiti nove podatke. Usporedili su obrasce genske aktivnosti u mozgu mladih i starih ljudi i otkrili intrigantnu razliku.

Znanstvenici su se nadali da će pronaći odgovor na pitanje: zašto se cirkadijalni ritmovi ljudi mijenjaju kako stare? Uostalom, kako ljudi stare, aktivnost se smanjuje i ritmovi se mijenjaju. Dr. McClang je otkrio da neki od gena koji su bili najaktivniji u dnevnim ciklusima više nisu u upotrebi do 60. godine.

Moguće je da neki stariji ljudi prestanu proizvoditi proteine potrebne za održavanje njihovog unutarnjeg sata.

Također, istraživači su bili iznenađeni kada su otkrili da su neki geni uključeni u aktivan svakodnevni rad tek u starijoj dobi. “Čini se da mozak pokušava nadoknaditi isključenje nekih gena radom drugih aktiviranjem dodatnog sata”, kaže dr. McClang. Možda je sposobnost mozga da stvara rezervne cirkadijalne ritmove obrana od neurodegenerativnih bolesti.

Prelazak na rezervni unutarnji sat liječnici mogu koristiti za liječenje poremećaja cirkadijalnog ritma. Istraživači sada eksperimentiraju sa životinjskim genima i pokušavaju razumjeti kako se geni unutarnjeg sata aktiviraju i isključuju.

Drugim riječima, znanstvenici slušaju "otkucaje" i žele razumjeti: što nam mozak pokušava reći?

Preporučeni: