Биологичният часовник има „бутон за рестарт”

При човека, както и при много животни, циркадният ритъм (денонощните ритми в организма) е свързан с изменението на осветяването при редуването на ден и нощ.

Работата нощем, проточилата се дълго след полунощ битка в компютърната игра или честите командировки в друг часови пояс – всичко това разстройва вътрешния ни часовник и може да доведе до депресия и промяна на настроението.

Дори естественото намаляване на светлите часове през деня в зимния период, особено в северните региони, често предизвиква сезонно афективно разстройство.

Много години учените се опитват да изучат основите на вътрешния биологичен часовник на човека, за да се научат да го управляват.

В нова статия, публикувана в изданието Nature Neuroscience, изследователи от университета Вандербилт твърдят, че са открили „бутонче за рестарт“ на биологичния часовник.

Те провели експерименти на генномодифицирани мишки, при които биологичният ритъм съвпадал с човешкия, с тази разлика, че бил настроен на нощен начин на живот. При това били използвани оптогенетични методи, позволяващи да се контролира работата на клетките на нервната тъкан със светлина.

„Открихме, че можем да изменим периодите на сън и бодърстване на животното, като стимулираме изкуствено с лазер и оптично влакно невроните в главните биологични часовници. Те са разположени в мозъчна област, наречена супрахиазматично ядро“, казва ръководителят на изследването Дъглас Макмахън.

На невролозите било известно, че темпото на поява на импулси в невроните на супрахиазматично ядро е свързано с циркадния ритъм. Преди се смятало, че тези сигнали се явяват следствие от работата на биологичния часовников механизъм и не могат да повлияят на неговия ход. Но в новата работа учените демонстрирали, че като се въздейства върху нервните клетки, може да се измами организмът и да се накара той да повярва, че денят и нощта са разменили местата си.

За да управляват активността на невроните у мишки, в тяхната ДНК биолозите внедрили ген, отговорен за синтеза на чувствителни към светлината белтъци. След това по тънко оптично влакно, прекарано директно в мозъка на животните, клетките се осветявали с лазер за активиране или потискане на тяхната активност.

Разбира се, в сегашния си вид такъв подход не може да бъде използван върху хора. Но изследователите смятат, че в бъдеще, коагто лесно и безопасно ще могат да въвеждат необходимите гени в във всички клетки от зрелия организъм, както и да използват миниатюрни импланти за осветяване, такава терапия ще стане възможна.

„Главният извод се състои в това, че честотата на импулси в супрахиазматичното ядро се явява не следствие от циркадните ритми, както смятахме по-рано, а пълноценна ключова съставка на тази система – казва Макмахън. – Предстои ни да разберем много за това, как работи нашият вътрешен часовник.“

Сега новият подход преминава изпитание върху гризачи, които, както и някои хора, в очакване на пролетта страдат от сезонно афективно разстройство.