Imperijos tyrinėtojai smegenyse aptiko „cheminį metronomą“, padedantį sinchronizuoti pagrindinį laikrodį, pranešantį, kada laikas miegoti. Tirdami pelių ir žmonių smegenų ląsteles, mokslininkai nustatė, kad žvaigždės formos ląstelės, vadinamos astrocitais, ritmiškai gamina cheminį impulsą, kuris padeda smegenų pagrindiniam laikrodžiui išlaikyti laiką, įtakojant mūsų cirkadinį ritmą ir miego-budrumo ciklą.
Tyrėjų teigimu, darbas, paskelbtas m EMBO žurnalas padeda mums suprasti, kaip astrocitai sinchronizuoja smegenų grandines, palaikydami cirkadinį ritmą, ir gali turėti įtakos gydant slogą, miego sutrikimus ir netgi lėtinant neurodegeneracines ligas ar jų prevencijai.
Dr. Marco Brancaccio iš Londono Imperatoriškojo koledžo Smegenų mokslų katedros sakė: „Nors šis darbas yra ankstyvoje stadijoje ir dar daug ką reikia ištirti, tikimės, kad mūsų atradimas padės mums geriau suprasti, kaip smegenys sulaiko laiką. ir kaip astrocitai veikia kartu su neuronais, kad paveiktų žinduolių elgesį.
„Tai gali paskatinti naujus būdus, kaip gydyti sutrikusius cirkadinius ritmus sergant nemiga, ir netgi padėti sulėtinti demencijos atsiradimą.
Laiko palaikymas
Cirkadiniai ritmai padeda palaikyti žmogaus sveikatą, įskaitant miego ir pabudimo ciklą. Skirtingų tipų ląstelės visame kūne gali turėti savo vidinius laikrodžius, tačiau žinduoliams juos visus valdo „pagrindinis laikrodis“ suprachiasmatiniame branduolyje (SCN) – mažytėje struktūroje, esančioje giliai smegenyse.
Ankstesni imperatoriškųjų tyrėjų darbai parodė, kad astrocitai, kurie smegenyse atlieka įvairias palaikomąsias funkcijas, gali atlikti svarbų vaidmenį reguliuojant cirkadinį ritmą. Tačiau kaip jie tai padarė, buvo neaišku.
Naujausiame tyrime komanda tyrinėjo pelių ir žmogaus smegenų ląsteles, kad geriau suprastų šių ląstelių vaidmenį.
Jie nustatė, kad astrocitai reguliariai išskiria neuromediatorių, vadinamą GABA, kurio didžiausias kiekis buvo kas 24 valandas. Nustatyta, kad šis reguliarus pulsas veikia kaip tam tikras cheminis metronomas, padedantis sinchronizuoti SCN neuronus ir taip netiesiogiai paveikti cirkadinį ritmą bei miego ir pabudimo ciklą.
Natalie Ness, mokslų daktarė tyrėjas ir pirmasis tyrimo autorius sakė: „Mūsų tyrimas pabrėžia stebinantį astrocitų vaidmenį smegenų vidinio laikrodžio sistemoje.
„Šios ląstelės gamina kasdienį GABA – signalizacijos molekulės, paprastai susijusios su neuronais, ritmą. Šis ritmingas GABA išsiskyrimas iš astrocitų padeda tiksliai sureguliuoti smegenų laiko matavimą per dieną.
„Kai mes blokuojame arba sutrikdome šį astrocitų gautą signalą, jis turi tiesioginį poveikį SCN neuronams, sutrikdydamas aktyvumą ir genų ekspresijos modelius, kurie, kaip žinoma, yra labai svarbūs palaikant cirkadinį ritmą fiziologijoje ir elgesyje.”
Smegenų funkcijos apsauga
Tyrėjai teigia, kad jų atradimas gali padėti mums geriau suprasti, kaip su laiku susijusi informacija yra užkoduota smegenyse ir skatina sudėtingą žinduolių elgesį.
Jie paaiškina, kad kadangi astrocitai yra ankstyvieji kelių smegenų ligų, tokių kaip Parkinsono ir Alzheimerio, žymenys, jų ritmų apsauga gali apsaugoti smegenų funkciją ir atitolinti ligos pradžią arba sulėtinti jos progresavimą.
Dr. Brancaccio pridūrė: „Mūsų naujausios išvados gali pasiūlyti naują perspektyvą, kaip geriau suprasti neurodegeneracinę ligą, tačiau tai tebėra labai sudėtingas vaizdas. Yra žinoma, kad sutrikęs GABA lygis yra ryškus sergant Alzheimerio liga, o astrocitų sukeliama pakitusi GABA gamyba buvo susijusi su su liga atliekant didelius pacientų genų ekspresijos tyrimus.
„Tačiau, nors mes paprastai galvojame apie astrocitinį GABA kaip kažką, susijusį su liga, mūsų dabartinis darbas pabrėžia jį kaip pagrindinį vidinio atsparumo mechanizmą.
„Ankstyvosiose ligos stadijose tokie mechanizmai gali būti sugadinti, palaipsniui susilpnindami pagrindinę smegenų grandinę, kaip ir mūsų vidinį pagrindinį laikrodį, o tai turi didžiulį poveikį mūsų fiziologijai ir elgesiui.
„Kadangi mes ieškome „lūžio taškų“, per kuriuos sutrikę miego ir pabudimo ciklai galėtų nuvesti mus į ligų kelią, astrocitinio GABA ritmo stiprinimas atrodo įdomus kandidatas prevencinėms intervencijoms.