Ученые Университета Вирджинии (University of Virginia), США, в ходе новой работы изучали неврологические основы так называемых внутренних часов организма и идентифицировали специфические клетки в головном мозге, которые контролируют их работу. Полученные данные, по мнению исследователей, помогут в изучении состояния человека после смены часовых поясов. Результаты исследования опубликованы в журнале «Current Biology».
Под термином «внутренние часы» обычно понимают структуры, контролирующие взаимодействие различных молекул в организме человека. Эти структуры, состоящие приблизительно из 20 тыс. нейронов, расположены в супрахиазматическом ядре (СХЯ) гипоталамуса. Несмотря на то что процесс контроля над биоритмами имеет глубокие биологические корни, активность его регуляции зависит от внешних раздражителей, таких как свет и тьма. В ходе новой работы ученые определили дополнительные нейроны, влияющие на регуляцию суточных ритмов, и к ним относятся нервные клетки, продуцирующие дофамин — нейромедиатор, контролирующий сигналы удовольствия, обучения и движения. Кроме того, он участвует в формировании ощущения награды, а также в выборе еды и сексуального партнера.
Изучение влияние дофамина
В ходе работы ученые анализировали поведение двух групп лабораторных мышей: 1-ю группу составляли генетически измененные животные с нарушением в системе дофамина, а 2-ю — здоровые мыши. В частности, у животных 1-й группы отсутствовали дофаминовые рецепторы в СХЯ, то есть отсутствовала взаимосвязь между дофаминовыми нейронами из вентральной области покрышки и СХЯ.
В ходе работы ученые воспроизводили животным 6-часовой график день/ночь. Они заметили, что животные 1-й группы медленнее приспосабливались к смене освещенности, чем мыши 2-й группы. Это позволило исследователям предположить, что дофаминовые сигналы между вентральной областью покрышки и СХЯ важны для регулирования циркадных ритмов. Учитывая уникальную роль дофамина в формировании ощущения награды, данная гипотеза предполагает новый взгляд на некоторые аспекты функционирования так называемых внутренних часов.
Отметив как сильные стороны работы, так и ее вынужденные ограничения, руководитель исследования доктор Али Дениз Гулер (Ali Deniz Güler) пояснил, что использование генетических и технологических методов позволило ученым контролировать экспрессию дофаминовых рецепторов в СХЯ, а также активность нейронов, экспрессирующих данные рецепторы. Такой многосторонний подход дал возможность с нового ракурса посмотреть на эффекты дофамина. В то же время он заметил, что необходимо проведение дальнейших работ для определения этиологического значения выявленной взаимосвязи.
Активность, вызывающая ощущение награды,
влияет на биологические часы
С помощью результатов, полученных в ходе данной работы, можно постараться объяснить, почему тяжело уснуть, например при просмотре любимого сериала. Доктор А.Д. Гулер пояснил, что выполнение какой-либо деятельности, приводящей к возникновению ощущения награды, например потребление пищи, влияет на работу внутренних часов. Возможно, это является недостающим звеном в поиске ответа на вопрос: «Как действия, приносящие удовольствие, влияют на циркадные ритмы?». В течение десятков лет ученые пытались найти способ, позволяющий легко переносить смену часовых поясов. И хотя и ранее были предположения о наличии взаимосвязи между циркадными ритмами и дофаминовой системой, доказательства ее существования получены только в данной работе.
Ученые полагают, что полученные результаты помогут в изучении феномена синдрома смены часовых поясов или влияния посменной работы на состояние здоровья.
- Grippo R.M., Purohit A.M., Zhang Q. et al. (2017) Direct midbrain dopamine input to the suprachiasmatic nucleus accelerates circadian entrainment. Curr. Biol., Aug. 03 [Epub ahead of print].
- Sandoiu A. (2017) Dopamine neurons may regulate our biological clock. Medical news today, Aug. 07 (http://www.medicalnewstoday.com/articles/318830.php).
Юлия Котикович
