Главная Общество Наука

Как мозг управляет суточными ритмами

Эксперименты, осуществленные нейрофизиологами из Соединенных Штатов и Испании, представляют в совершенно неожиданном свете особенности работы той области головного мозга, которая ведает суточными ритмами. Глава этого международного исследовательского коллектива Орасио де ла Инглесиа считает, что полученная информация позволит лучше понять причины ухудшения самочувствия, обусловленного длительными авиаперелетами.

Суточными ритмами принято называть изменения характера и интенсивности самых различных биологических процессов, которые повторяются с 24-часовой периодичностью. Число биологических функций человеческого организма, которые демонстрируют такую цикличность, очень велико - порядка сотни. Все они находятся под контролем специализированных нервных клеток - хранителей суточных ритмов. Некоторые органы (такие как печень, сердце и скелетная мускулатура) располагают своими собственными хранителями ритма, однако все они подчинены единому центру. Этот центр находится в гипоталамусе, очень древнем отделе промежуточного мозга, который имеется у любых позвоночных (а если еще точнее, то у всех хордовых) животных.

Гипоталамус выполняет исключительно важную роль в координации работы сразу двух ключевых систем организма - нервной и эндокринной. В гипоталамусе имеются не только нейроны, чья основная задача состоит в обмене нервными импульсами, но также и специализированные клетки, вырабатывающие целое семейство гормонов. Некоторые из этих клеток (их называют нейросекреторными) пребывают в гордом одиночестве, а некоторые объединяются в компактные группы, которые образуют гипоталамические ядра (число этих ядер превышает три десятка). В одном из таких скоплений, супрахиазматическом ядре, сосредоточены тысячи клеток, осуществляющих надзор за суточными ритмами. Именно они и служат источником химических сигналов, от которых зависит нормальное функционирование различных органов в светлое и темное время суток. Синтез нейрогормонов, при помощи которых передаются эти команды, происходит вследствие активации нескольких генов, интенсивность работы которых периодически изменяется в зависимости от времени. Следует отметить, что величина супрахиазматического ядра не превышает булавочной головки.

Исследователи из университета имени Вашингтона в Сиэтле, Университета штата Массачусетс и Барселонского университета решили проверить, каким образом реагируют гипоталамические хранители ритмов на изменение продолжительности суток. Поскольку ученые хотели получить как можно больше информации об активности генных структур этих клеток, они проводили опыты не на людях, а на животных, в данном случае, на крысах. Этих мучеников науки поместили в камеру с постоянной сменой "дня" и "ночи", периодичность которых составляла двадцать два часа. Все обстояло так, как если бы подопытных животных нуль-транспортировали на планету, во всем подобную Земле, но на 9 процентов быстрее вращающуюся вокруг собственной оси.

Как повели себя периодически действующие гены в клетках супрахиазматического ядра? Одни из них вовсе не заметили нового светового режима и продолжали включаться и выключаться в прежнем темпе, зато другие адаптировали свою работу к искусственным 22-часовым суткам. По мнению доктора де ла Инглесия, это может означать, что и крысиные, и человеческие супрахиазматические ядра содержат как минимум два внутренних хронометра, показания которых не зависят друг от друга. Один из них приспосабливает свой ход к органам чувств, которые воспринимают изменения освещенности - это в первую очередь светочувствительные клетки сетчатки глаза. Другие часы реагируют на какие-то иные сигналы, природу которых еще предстоит выяснить.

В норме обе группы хранителей ритмов работают синхронно и не мешают друг другу. Если же порядок чередования дня и ночи резко изменяется, как это и происходит при перелете сразу через несколько часовых поясов, производство гормонов в клетках обоих центров временно теряет согласованность. Результатом этого гормонального дисбаланса становится повышенная утомляемость, снижение внимания, общая слабость, нарушения сна и прочие неприятности, хорошо известные авиапутешественникам. В общем, у семи (в данном случае, у двух) нянек, как известно, дитя без глаза - правда, лишь на то время, пока гипоталамические "няньки" не вернутся к прежнему рабочему ритму.

Источник:
Horacio O. de la Iglesia, Trinitat Cambras, William J. Schwartz, and Antoni Diez-Noguera
Forced Desynchronization of Dual Circadian Oscillators within the Rat Suprachiasmatic Nucleus
Current Biology, Vol 14, 796-800, 4 May 2004

Статья

Удалось экспериментально проследить за процессами старения мозга

Получены экспериментальные данные, которые позволяют лучше понять причины возрастного ослабления памяти. Исследователи выяснили, что старение мозга затрагивает прежде всего зубчатую извилину. Есть основания считать, что именно она интегрирует информацию, приходящую от органов чувств, и в обобщенном виде передает ее другим структурам гиппокампа.

Статья

Как мозг управляет суточными ритмами

Эксперименты, осуществленные нейрофизиологами из Соединенных Штатов и Испании, представляют в совершенно неожиданном свете особенности работы той области головного мозга, которая ведает суточными ритмами. Полученная информация позволит лучше понять причины ухудшения самочувствия, обусловленного длительными авиаперелетами.

Статья

Ученые придумали, как глупышек превращать в интеллектуалок

Сотрудники Пенсильванского университета доказали, что даже небольшой сдвиг концентрации железа в плазме крови женщин за нижнюю границу физиологической нормы негативно сказывается на памяти и интеллектуальном потенциале. При этом они выяснили, что c подобным расстройством вполне можно справиться с помощью приема железосодержащих препаратов.

Статья

Скрытая красота в человеке выявлена экспериментально

"Зорко одно лишь сердце. Самого главного глазами не увидишь". Чтобы это положение превратилось в непререкаемый научный факт, было проведено сразу три исследования по изучению влияния "нефизических" черт на восприятие людьми физической привлекательности своих партнеров.

Статья

Изучены механизмы памяти, ограничивающие возможности человеческого интеллекта

Американские нейрофизиологи выяснили, что сведения о предметах и событиях, которые человек способен единомоментно удерживать в памяти, локализованы в очень небольшой области коры головного мозга. Больше всего исследователей поразила малость этого участка, который оказался не больше однокопеечной монеты.

Статья

Новое открытие позволит создать лекарства, улучшающие память и интеллектуальные способности

Сотрудники Юго-Западного университета в Техасе уверены, что им удалось выявить белок, играющий ключевую роль в процессах обучения и запоминания. Полученные с помощью методов генной инженерии мыши, нервная система которых не способна вырабатывать этот протеин, глупы до идиотизма (разумеется, по мышиным меркам).

Статья

Сердечную недостаточность собираются лечить спецвирусом

Американские ученые утверждают, что им впервые удалось провести на культуре клеток человека эксперимент, который подтвердил возможность применения генной терапии для лечения сердечной недостаточности. Они подобрали безвредный аденовирус, встроили в него ген, кодирующий синтез "лечебного" пептида, и инфицировали этим вирусом культуру клеток, извлеченных из миокарда больных, страдающих тяжелой формой застойной сердечной недостаточности.

Статья

Гном среди эльфов помог обнаружить "ген общительности"

Изучение редкой генетической болезни привело исследователей из Института Салк к открытию "генов социального поведения". В генотипе некой угрюмой девочки с синдромом Вильямса сохранился по крайней мере один ген, отсутствующий у большинства людей с "лицом эльфа". Это дало знать ученым, что ген, который она сохранила, мог бы быть ответственным за гиперобщительность, обычно наблюдаемую среди детей с таким синдромом.

Статья

Древние люди обменяли мощные челюсти на разум

Люди должны быть благодарны за свои недюжинные умственные способности и изощренную культуру одной-единственной генетической мутации, в результате которой серьезно ослабли мышцы челюсти. Детальный генетический анализ показал, что эта сугубо человеческая мутация произошла приблизительно 2,4 миллиона лет назад, то есть вскоре после того, как появились самые ранние из известных нам членов рода Homo - с меньшими челюстями, но с большими умственными способностями. Это потрясающее открытие может пролить свет на происхождение рода Homo.

Статья

Человеческий мозг воспринимает наши тени как физическое продолжение тел

Мозг человека, как показывает новое исследование, проведенное английскими, итальянскими и немецкими нейробиологами, инстинктивно рассматривает наши тени как продолжение наших тел.

Статья

Спящие коты с широко закрытыми глазами: сон разума рождает реальность

Склонность людей во всем окружающем видеть то, что они заранее ожидают увидеть, может быть вызвана характерной мозговой деятельностью, в результате которой постоянно генерируются некие виртуальные предощущения. Такой вывод был сделан израильскими учеными на основе изучения спящих котов.