Дневной свет что-то делает с мозгом, и новое исследование может объяснить эту тайну

Мы знаем, что сезонные изменения в количестве дневного света, которое мы получаем, могут оказывать на нас значительное влияние - например, сезонное аффективное расстройство (SAD). Но теперь ученые смогли изучить это влияние вплоть до уровня нейронов мозга.

В новом исследовании, проведенном на мышах, нейроны в супрахиазматическом ядре (SCN) - 24-часовом датчике времени мозга, расположенном в гипоталамусе - были замечены в координации друг с другом для адаптации к разной продолжительности светового дня, причем изменения происходили как в отдельных клетках, так и в сети в целом.

И смесь, и экспрессия ключевых нейротрансмиттеров изменялись в зависимости от количества света каждый день.

Мы уже знаем, что изменения в SCN могут влиять на работу паравентрикулярного ядра (PVN), области мозга, расположенной в гипоталамусе, которая помогает управлять стрессом, метаболизмом, иммунной системой, биологическим ростом и многим другим.

Теперь у исследователей есть молекулярная связь между дневным светом и нашим поведением.

"Мы обнаружили новые молекулярные адаптации сети SCN-PVN в ответ на длину дня в регулировании функции гипоталамуса и повседневного поведения", - говорит нейробиолог Алессандра Порку из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Как у мышей, так и у людей, SCN является частью хронометрических механизмов мозга, отвечающих за физические, умственные и поведенческие циркадные ритмы, которые следуют 24-часовой схеме. SCN управляется специальными светочувствительными клетками в сетчатке глаза, передающими информацию о доступном свете и продолжительности каждого дня.

Что неясно - и в чем данное исследование позволяет разобраться - это то, как небольшая группа из 20 000 или около того нейронов в SCN реагирует в ответ на поступающие данные о продолжительности дня. Знания об этом могут быть полезны при лечении таких проблем, как SAD, а также других заболеваний, при которых свет используется в качестве средства лечения.

Исследователи смогли определить изменения в нейротрансмиттерах нейромедине S (NMS) и вазоактивном кишечном полипептиде (VIP) у мышей, которыми затем можно было манипулировать для изменения активности сети в PVN.

Другими словами, мы приближаемся к возможности управлять своей реакцией на большее или меньшее количество дневного света.

"Самым впечатляющим новым результатом этого исследования является то, что мы обнаружили, как искусственно манипулировать активностью конкретных нейронов SCN и успешно вызывать экспрессию дофамина в гипоталамической сети PVN", - говорит нейробиолог Давиде Дульцис из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Это исследование все еще находится на ранней стадии - хотя между мозгом мыши и мозгом человека есть сильное сходство, что делает мышей подходящими подопытными, еще предстоит выяснить, функционируют ли человеческие нейроны точно так же.

Но, основываясь на предыдущих исследованиях, полученные результаты потенциально могут дать нам новые способы лечения нейронных расстройств с помощью световой терапии. Команда предполагает, что обнаруженный ими механизм может также влиять на нашу "память" о том, сколько дневного света следует ожидать при смене времен года.

Это исследование является примером того, как ученые могут копать глубже, до уровня молекулярных механизмов, используя уже сделанные открытия. Одним из следующих шагов будет проверка того, действуют ли те же механизмы в человеческом мозге.

"Мультисинаптическое переключение нейротрансмиттеров, которое мы продемонстрировали в этом исследовании, может стать анатомическим/функциональным звеном, опосредующим сезонные изменения настроения и эффект светотерапии", - говорит Порку.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.