Архив медицинских новостей Июнь-2015

Ученые выяснили, как мозг «узнает» время года

Сотрудники Института физико-химических исследований RIKEN описали механизм, позволяющий головному мозгу «определять» время года. Согласно данным, представленным в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, в основе механизма — сезонные изменения в концентрации тормозного нейромедиатора ГАМК и хлора, который содержится в определенных нейронах.

Ранее проведенные исследования показали, что за понимание того, какое сейчас время года, и у животных, и у человека отвечает супрахиазматическое ядро — область гипоталамуса, которая также управляет циркадными ритмами. Область отвечает за экспрессию определенных генов в течение 24-х часового периода, но оказалось, что две области ядра работают не так точно, как остальные.

Подавление ГАМК разрушает разницу спинно-центральных фаз, которая формируется под воздействием длинного светового дня. Фото: RIKEN

Авторы исследования проанализировали уровни экспрессии гена Bmal1 в дорсальной и вентральной области супрахиазматического ядра у двух групп мышей. Одна группа животных жила в условиях длинного светового дня, а вторая — в условиях короткого светового дня. Как и ожидалось, циклическое изменение уровня экспрессии гена Bmal1 в двух областях ядра у мышей из группы «короткого дня» было синхронизировано, а во втором случае совпадение по фазе не наблюдалось. Ученые выяснили, что несовпадение происходит в дорсальной области в том случае, если длина светового дня увеличивается.

Оказалось, что важную роль в этом процессе играет нейромедиатор ГАМК, который в большинстве случаев подавляет активность нейронов. При этом некоторые нейроны супрахиазматического ядра активируются ГАМК. «Это происходит в том случае, если в этих нейронах наблюдается повышенная концентрация хлора», — объяснили авторы исследования. Ученые смогли добиться синхронизации экспрессии гена Bmal1 в группе «длинного дня», заблокировав поступление хлора в нейроны.

«Как и в случае животных, наши тела „отслеживают“ сезонность, при этом внезапные изменения длины светового дня могут стать причиной серьезных аффективных расстройств. Понимание того, как настраиваются наши внутренние сезонные часы, может помочь людям, у которых этот механизм нарушен», — считает руководитель исследования Джихван Маянг (Jihwan Myung).

Под воздействием длинного светового дня происходит увеличение хлорида. Фото: RIKEN

Researchers led by Toru Takumi at the RIKEN Brain Science Institute in Japan have discovered a key mechanism underlying how animals keep track of the seasons. The study, published in Proceedings of the National Academy of Sciences, shows how circadian clock machinery in the brain encodes seasonal changes in daylight duration through GABA activity along with changes in the amount of chloride located inside certain neurons.