Недавно опубликованное исследование в Current Biology раскрывает удивительные данные о функции циркадных сетевых нейронов, которые подвергаются ежедневным структурным изменениям. Исследование может привести к лучшему пониманию того, как бороться с нарушениями циркадного ритма у людей и способствовать предотвращению множества проблем со здоровьем, включая повышенный риск развития рака и метаболического синдрома сообщает сайт nexusrus.com.

Циркадные сети - это коллекции нейронов, которые служат основными часами тела у всех животных, помогая им узнать, когда спать, а когда продуктивно. Ученые долго изучали циркадные сети Drosophila melanogaster (более известный как плодовая муха), чтобы понять, как работают часы человеческого тела. Недавно исследователи в Центре передовых научных исследований в Центре выпускников, CUNY (CUNY ASRC) и Барнард-колледже изучили функцию небольших областей важных нейронных часов в мозге мухи. Некоторые сегменты нейронов в этих регионах подвергаются ежедневному ремоделированию, демонстрируя сильно разветвленную структуру в начале дня и более простую структуру в начале ночи. Ученые ранее полагали, что эти сегменты - так называемые дорсальные медиальные окончания - служили критической выходной функции, посылка сигналов, которые сообщают мозгу плодовой мухи, какое сейчас время суток. Но исследовательская группа обнаружила, что они на самом деле служат входными данными, получая сигналы от внешней среды о времени суток.

«Циркадная сеть формирует время сна и активности с помощью двух ключевых механизмов: эндогенные часы, которые работают по циклу, который немного длиннее или короче, чем 24-часовой солнечный день Земли, и процесс увлечения, который регулирует эндогенные часы каждый день, чтобы синхронизировать их с солнечным днем ??», - сказала Ори Шафер, профессор CUNY ASRC Neuroscience Initiative и один из старших исследователей исследования. «В течение многих лет в этой области предполагалось, что дорсальные медиальные концы потребуются для сильных эндогенных часов. Но когда мы проверили этот прогноз на мухах, у которых было предотвращено образование этих сегментов, мы обнаружили, что часы мух были абсолютно хорошими, но что им было трудно синхронизировать их с повышением и понижением температуры окружающей среды ".

Для своего исследования ученые разводили плодовых мух с неразвитыми дорсальными сегментами медиального конца, у которых полностью отсутствовали структуры, которые обычно изменяются в течение дня. Мухи были тогда исследованы, чтобы видеть, имела ли эта манипуляция влияние на циркадное хронометраж. Примечательно, что манипулируемые мухи демонстрировали совершенно нормальные циркадные ритмы во сне и активности. Учитывая этот удивительный результат, исследователи затем спросили, может ли потеря дорсального сегмента медиального конца предотвратить нормальную синхронизацию часов с ежедневными изменениями сигналов окружающей среды. Исследователи заметили, что плодовые мухи, лишенные дорсальных концов, не могли должным образом синхронизировать ритмы сна / активности с суточными температурными циклами. Предыдущие исследования показали, что изменения температуры играют роль в регуляции циркадных ритмов.

«В течение некоторого времени мне было любопытно узнать, была ли структурная пластичность, которую я охарактеризовал в нейронах часов как часть моей работы аспиранта, механизмом выхода часов для соединения с нижестоящими целями», - сказал первый и соучастник исследования. Автор Мария Фернандес, доцент кафедры неврологии и поведения в Барнард колледже. «Мы были удивлены, увидев, что этот сайт пластичности, по-видимому, участвует в путях ввода, а не выхода».

Нейроны, исследованные на плодовой мухе, выполняют функции хронометрирования, которые очень похожи на нейроны у млекопитающих, поэтому результаты исследований показывают, что ежедневные изменения в структурах сегментов нейронов могут формировать чувствительность нейронов циркадной сети к сигналам от окружающей среды у всех животных, включая люди. Это открытие важно для понимания того, как внутренние часы организма сбрасываются каждый день. Этот процесс, называемый «увлечением», по-видимому, сталкивается с проблемой современного освещения и социальной среды, что способствует растущему списку проблем со здоровьем, включая рак и ожирение.

Это исследование было поддержано финансированием из Национального института здравоохранения и Национального научного фонда.