Во внутренних биологических часах найдена "кнопка сброса"

У человека, как и многих животных, циркадная активность (суточные ритмы в организме) привязана к изменению освещения при чередовании дня и ночи. Работа в ночную смену, затянувшаяся далеко за полночь битва в компьютерной игре или частые командировки в другой часовой пояс — всё это сбивает наши внутренние биологические часы и может привести к депрессии и изменению настроения.

Даже естественное сокращение светового дня в зимний период, особенно в северных регионах, часто вызывает сезонное аффективное расстройство.

Много лет учёные пытаются изучить основы внутренних биологических часов человека, чтобы научиться управлять им.

В новой статье, опубликованной в издании Nature Neuroscience, исследователи из Университета Вандербильта утверждают, что нашли "кнопку перезагрузки" биологических часов.


Они проводили эксперименты на генетически модифицированных мышах, у которых биологический ритм совпадал с человеческим, с той разницей, что был настроен на ночной образ жизни. При этом были использованы оптогенетические методы, позволяющие контролировать работу клеток нервной ткани с помощью света.

"Мы обнаружили, что можем изменить периоды сна и бодрствования животного, искусственно стимулируя с помощью лазера и оптоволокна нейроны в главных биологических часах. Они располагаются в области мозга, называемой супрахиазматическое ядро", — говорит руководитель исследования Дуглас МакМэхон (Douglas McMahon).

Неврологам было известно, что темп появления импульсов в нейронах супрахиазматического ядра связан с циркадным ритмом. Раньше считалось, что эти сигналы являются следствием работы биологического часового механизма и не могут повлиять на его ход. Но в новой работе учёные продемонстрировали, что воздействуя на нервные клетки можно обмануть организм и заставить его поверить в то, что день и ночь поменялись местами.

Чтобы управлять активностью нейронов у мышей, в их ДНК биологи внедрили ген, ответственный за синтез чувствительных к свету белков. Затем по тончайшим оптическим волокнам, проведённым прямо в мозг животных, клетки освещали лазером для активации или подавления их активности.

Конечно, в существующем виде такой подход не может быть использован на людях. Но исследователи полагают, что в будущем, когда можно будет легко и безопасно вводить нужные гены в любые клетки взрослого организма, а также использовать для освещения миниатюрные имплантаты, такая терапия станет возможной.

"Главный вывод состоит в том, что частота импульсов в супрахиазматическом ядре является не следствием циркадных ритмов, как мы думали раньше, а полноценным ключевым компонентом этой системы, — говорит МакМэхон. — Нам ещё предстоит узнать многое о том, как работают наши внутренние часы".
Сейчас новый подход проходит испытание на грызунах, которые, как и некоторые люди, в ожидании весны страдают сезонным аффективным расстройством.