С джетлагом помогает справиться лишь один вид нейронов

Биологи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе нашли средство от джетлага. Они выяснили, что активация нейронов, которые участвуют в регуляции суточных ритмов, способствует адаптации организма. В работе, опубликованной в Neuron, эксперимент проходил на мышах, но в будущем результаты могут быть использованы для лечения нарушений сна.

Сredit: NeuroscienceNews


Все основные функции организма привязаны к местному времени через циркадные ритмы – циклические изменения активности биологических процессов. Управляет этими ритмами супрахиазматическое ядро (SCN). Если «биологические часы» организма рассинхронизируются с местным временем, например из-за смены часовых поясов или работы в ночную смену, активируются нейроны SCN. Чтобы адаптировать организм к новым условиям, задействуется около 20000 нейронов.

Исследователи обнаружили, что если стимулировать всего лишь 10 процентов этих нейронов специфическими импульсами, то лабораторные мыши очень быстро адаптируются к смене режима.

«Ваши часы контролируют ход времени, но бесполезны, пока вы не выставите правильное местное время. Мы попытались понять, как биологические часы адаптируются к этому местному времени», — говорит автор исследования, профессор биологии Эрик Херцог (Erik D. Herzog).

Группа Херцога выдвинула гипотезу, что в процессе адаптации организма к смене режима участвуют некоторые нейроны SCN, потому что именно там синтезируется вазоактивный кишечный полипептид (VIP). Это вещество, благодаря которому нейроны взаимодействуют между собой и соотносят друг с другом свои ежедневные ритмы.

«VIP-нейроны похожи на бабушек, которые всем рассказывают, что и как нужно делать», —  поясняет Херцог.

Исследователи проверили, как активация VIP-нейронов влияет на адаптацию мышей к смене режима. Грызунов держали в полной темноте на протяжении суток, никак не давая им понять, утро сейчас или вечер. С помощью оптогенетики (подробнее о методе вы можете узнать в нашем материале) ученые возбуждали VIP-нейроны в одно и то же время каждый день, имитируя попадание организма в новый часовой пояс. Чтобы понять, при каких условиях выделяется полипептид, ученые проверяли то, каким образом нейроны реагируют на активацию (рисунки или паттерны возбуждения).

Оказалось, что мыши выделяли VIP в ответ на нерегулярные паттерны возбуждения. И они справлялись с джетлагом быстрее, чем те грызуны, на которых испытывали тонические паттерны, то есть подавали стимулы регулярно, с одной частотой и длительностью.

«Мы действительно начинаем понимать, как организована система синхронизации в мозге. Код, используемый VIP-нейронами — это своеобразный завод для наших биологических часов», — отмечает Херцог.

В будущем данные можно будет использовать для разработки программ лечения для людей, страдающих от сбоев циркадных ритмов.


Текст: Полина Гершберг

Entrainment of Circadian Rhythms Depends on Firing Rates and Neuropeptide Release of VIP SCN Neurons by Cristina Mazuski , John H. Abel , Samantha P. Chen , Tracey O. Hermanstyne , Jeff R. Jones , Tatiana Simon , Francis J. Doyle III , Erik D. Herzog in Neuron. Published Aug 2018.

DOI: 10.1016/j.neuron.2018.06.029

 

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Дневной свет против «электронных» нарушений сна

Признавайтесь, кто вчера перед тем, как лечь спать, листал ленту или отвечал на сообщение, «прилетевшее» из социальной сети? Да-да, именно вы находитесь в зоне риска, так как доказано, что использование смартфонов и планшетных компьютеров в вечернее время связано с нарушениями сна у человека. Однако, исследование, проведённое в университете Уппсалы (Uppsala University), на радость любителям посмотреть в экран телефона перед сном демонстрирует, что дневной свет может стать перспективным средством в борьбе с  расстройствами сна, связанными с вечерним «погружением» в электронные устройства. Результаты исследования опубликованы в журнале Sleep Medicine.

Достаточно давно известно, что экспозиция голубого света экранов мобильных устройств и компьютеров в вечернее время может сильно ухудшить качество сна. Поэтому неврологи Кристиан Бенедикт (Christian Benedict) и Фрида Rångtell (Frida Rångtell) решили исследовать эффекты вечернего просмотра планшета или компьютера на сон после яркого дневного освещения. В исследовании приняли участие 14 молодых женщин и мужчин.

«Наш главный вывод заключается в том, что после нахождения в течение дня под ярким солнечным светом вечерний досуг за светящимся экраном в течение двух часов не влияет на качество сна у молодых здоровых студентов» — говорит Фрида Рантгелл (Frida Rångtell), первый автор статьи и аспирант кафедры неврологии Уппсальского университета.

Результаты исследований явно демонстрируют то, как дневной свет «борется» с воздействием на сон синего экрана по вечерам. И помогает как хорошая освещённость помещений, предназначенных для работы, так и активный отдых на открытом воздухе. Однако, учёные не учитывали, что проверка на электронных устройствах электронной почты или социальных сетей до отхода ко сну может приводить к эмоциональному возбуждению, что также скажется на его качестве. А это — важный аспект, который нужно брать во внимание.


Текст: Алексей Паевский

Two hours of evening reading on a self-luminous tablet vs. reading a physical book does not alter sleep after daytime bright light exposure by Frida H. Rångtell, Emelie Ekstrand, Linnea Rapp, Anna Lagermalm, Lisanne Liethof, Marcela Olaya Búcaro, David Lingfors, Jan-Erik Broman, Helgi B. Schiöth, and Christian Benedict in Sleep Medicine. Published online July 2016 doi:10.1016/j.sleep.2016.06.016

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Почему перед сном не стоит смотреть в гаджеты

Больше половины наших читателей наверняка практикуют перед сном полистать ленту Инстаграма, Твиттера, Фейсбука, Яндекс-Дзена или любых других «пожирателей» времени и проводников в мир информации. Однако, авторы исследования, опубликованного в журнале The Lancet Psychiatry, рекомендуют воздержаться от этого, так как выяснили, что подобное поведение, которое становится одним из факторов, нарушающих циркадные ритмы, повышает риски развития депрессии, биполярного расстройства, неврозов и может привести к расстройствам когнитивной сферы.

Credit: Stockvault.net


И это все – не пустопорожние разговоры, основанные на выборках в 100 или 1000 человек. Ученые воспользовались данными одного из крупнейших – Британских биобанков – и включили в свою выборку 91 105 человек в возрасте от 37 до 73 лет. Эта группа людей в течение семи дней в промежутке с 2013 по 2015 годы носила нагрудный акселерометр, который измерял ежедневную активность и давал объективную информацию о циркадных ритмах жизни – периодах бодрствования и сна, которую затем можно было сопоставить с тем, каковы субъективные ощущения участниками своего настроения, благосостояния и психической стабильности.

Прежде чем сделать какие-то выводы, исследователи скорректировали данные, учитывая возраст и сезон в момент, когда человек начал пользоваться акселерометром. Также учитывали пол, этнос, статус курения, потребления алкоголя, индекс массы тела, уровень образования и общее среднее ускорение, зафиксированное акселерометром.

Проанализировав информацию, авторы пришли к заключению, что в среднем каждый 25-й человек не имеет устойчивых биоритмов и не соблюдает гигиену сна, то есть разница в активности в дневное и ночное время меньше, чем должна быть. В группе таких людей выявилась склонность к расстройствам настроения, неврозам, обнаружился более высокий риск депрессии и биполярного расстройства, чем в целом по популяции.

Эти результаты, как считают исследователи, подтверждают и итоги предыдущих работ: измененные ритмы бодрствования, которые не согласуются с природными сигналами (смена дня и ночи) повышают вероятность развития большого депрессивного и биполярного расстройств, а также лабильности в субъективном ощущении счастья.

Кроме того, ученым удалось показать, что при сбое в циркадных ритмах снижается время реакции, которое может считаться маркером когнитивного здоровья. Исходя из этого, они считают, что изменение суточной активности напрямую связаны с когнитивными нарушениями. Это же подтверждают другие работы, где у людей, работающих посменно или вынужденно лишающихся сна, наблюдался дефицит памяти, внимания и замедление времени реакции.

Ассоциации нарушения внутренних часов можно провести не только со смартфонами, но и с ярким уличными светом. Для борьбы с синими оттенками спектра, которые действуют на механизмы мозга, дающего представление об освещенности, бодряще, даже придумали специальные очки с желтыми линзами.

Текст: Анна Хоружая


Association of disrupted circadian rhythmicity with mood disorders, subjective wellbeing, and cognitive function: a cross-sectional study of 91 105 participants from the UK Biobank by Laura M Lyall , Cathy A Wyse, Nicholas Graham, Amy Ferguson, Donald M Lyall, Breda Cullen, Carlos A Celis Morales, Stephany M Biello, Daniel Mackay, Joey Ward, Rona J Strawbridge, Jason M R Gill, Mark E S Bailey, Jill P Pell, Daniel J Smith in The Lancet Psychiatry. Published May 2018

DOI: https://doi.org/10.1016/S2215-0366(18)30139-1

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтактеЯндекс-Дзен и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

За вечернюю агрессию отвечают циркадные ритмы

Команда ученых из университета Копенгагена подтвердила предположение, что за вечернее повышение беспокойства у пожилых людей ответственны циркадные ритмы. Помимо этого, они нашли способ, как отредактировать ген, вызывающий подобную связь между сном и уровнем раздражительности. Исследование опубликовано в журнале Nature Neuroscience.

Credit: University of Copenhagen


Циркадные ритмы — связанные со сменой времени суток циклические колебания интенсивности разных биологических процессов. В бытовой речи их обычно называют «биологическими часами» организма, а их период в среднем равен 24 часам 11 минутам.

Во время нарушения циркадного ритма у человека могут возникать проблемы со сном. Например, синдром задержки фазы сна (позднее засыпание и пробуждение), джетлаг (несовпадение дневного ритма и внутренних часов, например, во время смены часового пояса), бессонница выходного дня и так далее.

Ранее предполагалось, что помимо этих расстройств, с циркадными ритмами связано еще и перемена настроения у пожилых людей. Этот эффект получил название вечерней спутанности: после захода солнца около 20%-45% пожилых людей с болезнью Альцгеймера испытывают повышенное беспокойство, дезориентацию, раздражение и агрессию.

За синхронизацию работы биологических часов отвечает супрахиазматическое ядро, расположенное в гипоталамусе. А контроль за агрессивным поведением же подчинен вентромедиальному ядру (подробнее о гипоталамусе и его ядрах читайте в нашей специальной статье). С помощью электрофизиологии и микроскопии ученые подтвердили связь между этими областями. Они обнаружили нейронный путь между ними и смогли «отключить» части этой цепи с помощью разработанного в лаборатории белкового хемогенетического «инструмента». Его создал один из авторов статьи Тимоти Линах.

Инструмент работает подобно переключателю on/off. Учёные модифицировали созданный ими рецептор так, что во время нормальной работы мозга он не реагировал ни на что – только на конкретный препарат. Когда рецептор экспрессировался в нужных нейронах  в обычных условиях — ничего не происходило. Но как только в организм поступал особый препарат, рецептор сразу реагировал на него, и клетки с этим рецептором в нужной исследователям нейронной цепи отключались.

 Используя этот инструмент можно будет отключить клетки, которые заставляют людей с синдромом заходящего солнца быть более беспокойными и раздражительными.

Как и множество других исследований на мозге, данная работа проводилась на мышах. Их циркадные часы тесно связаны с центром агрессии цепью нейронов. В человеческом мозге существует точно такая же связь, поэтому полученная информация может быть потенциально полезна для людей.

«Основываясь на недавней демонстрации пользы генной терапии для заболевания мозга, возможно, она будет использована в мозге человека через 20 лет», — оптимистично предполагает Тимоти Линах, замечая, однако, что это потребует большего количества исследований.

Текст: Анастасия Божанова

A hypothalamic circuit for the circadian control of aggression” by William D. Todd, Henning Fenselau, Joshua L. Wang, Rong Zhang, Natalia L. Machado, Anne Venner, Rebecca Y. Broadhurst, Satvinder Kaur, Timothy Lynagh, David P. Olson, Bradford B. Lowell, Patrick M. Fuller & Clifford B. Saper in Nature Neuroscience. Published April 9 2018.
doi:10.1038/s41593-018-0126-0

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.