كيف تتبع ساعتك اليومية الفصول؟

إيلينا زاجيكوفا / شاترستوك

المصدر: Elena Zajchikova / Shutterstock

حتى الآن ، كانت البيولوجيا العصبية المحددة لكيفية تتبع ساعاتنا اليومية للموسم لغزا. في الآونة الأخيرة ، بقيادة الباحثين تورو تاكومي اكتشف معهد RIKEN Brain Science Institute في اليابان آلية رئيسية تشرح كيف يستخدم الدماغ الإيقاعات اليومية وطول اليوم للتزامن مع المواسم.

يونيو 2015 دراسة، تم نشر "اقتران التنافر بوساطة غابا بين الخلايا العصبية على مدار الساعة البيولوجية في تشفير SCN الوقت الموسمي" في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

في الدراسة الجديدة ، حدد الباحثون آلية تشفر طول اليوم في الشبكة العصبية للنواة فوق التصالبة (SCN). تمكن الباحثون من التعرف على كيفية تشفير آلية الساعة البيولوجية في الدماغ للتغيرات الموسمية بناءً على كمية ساعات النهار.

النواة الفائقة التشنجية (SCN) هي الساعة البيولوجية اليومية

النواة فوق التداخلي هي ساعتنا اليومية الرئيسية. SCN هي أيضًا ساعة موسمية تقيس طول ضوء النهار. يتتبع الدماغ البشري المواسم باستخدام نفس نواة الخلايا العصبية التي تحكم الإيقاعات اليومية.

المعهد الوطني للصحة / المجال العام

المصدر: المعهد الوطني للصحة / الملك العام

يحتوي SCN على حوالي 20000 خلية عصبية ويقع في منطقة ما تحت المهاد. يأخذ SCN المعلومات حول طول النهار والليل من الشبكية ، ويفسرها ، ويمررها إلى الغدة الصنوبرية. ردا على هذه الإشارات من SCN ، تفرز الغدة الصنوبرية

هرمون الميلاتونين.

يفرز إفراز الميلاتونين ليلا وينحسر خلال النهار مما يدفعنا إلى النوم والاستيقاظ. يؤدي تدمير SCN إلى الغياب التام لدورة نوم واستيقاظ يمكن التنبؤ بها.

ما الذي يدفع الإيقاعات اليومية؟

تنتج إيقاعات الساعة البيولوجية عن طريق عوامل طبيعية داخل الجسم ، ولكنها مدفوعة في المقام الأول بالتعرض للضوء. ترتبط اضطرابات الإيقاعات اليومية ارتباطًا مباشرًا باضطرابات النوم. كما ارتبطت إيقاعات الساعة البيولوجية غير الطبيعية بدانة، السكري ، الاكتئاب ، ثنائي القطبو الاضطرابات العاطفية الموسمية (حزين).

التعرض لأشعة الشمس يتحول الجينات التي تتحكم في الساعة اليومية داخل وخارج. ومن المثير للاهتمام ، وجد باحثو RIKEN أنه ليس كل الخلايا العصبية في SCN تسير على نفس النغمة. هناك منطقتان في SCN خارج التزامن قليلاً ، ومع زيادة طول اليوم ، تزداد فجوة الطور بين هذه المناطق.

بإذن من RIKEN

المصدر: بإذن من RIKEN

في بيان صحفي ، قال المؤلف الرئيسي جيهوان ميونغ ، "كما هو الحال في الحيوانات الأخرى ، تتعقب أجسادنا المواسم. التغيرات المفاجئة في طول اليوم الموسمي يمكن أن تسبب شديدة اضطراب المزاج لدى بعض الأفراد. يمكن أن يؤدي فهم كيفية ضبط ساعتنا الموسمية الداخلية إلى طرق فعالة لمساعدة الأشخاص الذين تعطلت ساعاتهم الداخلية ".

وجد الباحثون أن SCN يقسم تذبذبات الساعة اليومية إلى مجموعتين تتوافق مع طول اليوم. تشير الدراسة إلى أن توزيع الكلوريد عبر SCN يؤدي إلى هذه التغييرات.

وبشكل أكثر تحديدًا ، وجد الباحثون أن الناقل العصبي GABA يلعب دورًا مهمًا في هذه العملية. في معظم الحالات ، تمنع GABA نشاط الخلايا العصبية. ومع ذلك ، فإن بعض الخلايا العصبية SCN متحمسة بالفعل من قبل GABA.

يشرح ميونغ ، "يصبح GABA مثيرًا عندما تكون مستويات الكلوريد داخل الخلايا العصبية عالية. لقد اشتبهنا في أن التغييرات في وظيفة GABA عبر SCN يمكن أن تمثل القوة البغيضة التي تدفع هاتين المجموعتين من الخلايا العصبية خارج الطور. " كشف التقدير من قبل الباحثين أن شبكة SCN لها روابط يمكن أن تكون إما "جذابة في المرحلة" (التزامن) أو "طاردة - طاردة" (غير متزامن).

يعاني الملايين من الاضطراب العاطفي الموسمي (SAD)

تحدث الاضطرابات العاطفية الموسمية بسبب التغيرات في ساعات النهار ويمكن أن تؤدي إلى أعراض الاكتئاب في الشتاء ، وتزيد من القلق في الصيف. هل تعانين من SAD؟

غالبًا ما يشمل علاج SAD الضوء علاج نفسي، والمعروف أيضًا باسم "العلاج الضوئي". عادةً ما يعاني المرضى الذين يستخدمون العلاج بالضوء من فوائد خلال الأسبوع الأول. وجدت معظم الدراسات أن العلاج بالضوء هو الأكثر فاعلية إذا تم استخدامه كعلاج موسمي يستمر لعدة أسابيع حتى يصبح التعرض للضوء الطبيعي ممكنًا.

علماء الأعصاب غير متأكدين من الآليات الدقيقة التي تسبب SAD. إحدى النظريات هي أن SAD ينجم عن نقص السيروتونين. نظرية أخرى هي أن SAD قد يكون نتيجة للميلاتونين المفرط الناتج خلال أيام الشتاء. عادة ، تبدأ مستويات الميلاتونين في الارتفاع في وقت متأخر من بعد الظهر حتى المساء ، وتبقى مرتفعة طوال الليل ، ثم تنخفض في ساعات الصباح الباكر قبل الاستيقاظ.

الخلاصة: علم الوراثة يمكن إعادة ضبط الساعة البيولوجية في المختبر

تقليديا ، يعتقد علماء الأعصاب أن معدل إطلاق الخلايا العصبية SCN كان مدفوعًا بشكل صارم بالناتج من نشاط الساعة البيولوجية. في الآونة الأخيرة ، تمكن الباحثون في جامعة فاندربيلت من تحفيز أو قمع الخلايا العصبية في SCN بطريقة تحاكي مستويات نشاطهم ليلا ونهارا. هذا مكن الباحثين من إعادة ضبط الساعة البيولوجية في الفئران.

فبراير 2015 دراسة نشر في المجلة طبيعة علم الأعصاب ذكرت أن التلاعب في معدلات إطلاق الخلايا العصبية على مدار الساعة اليومية باستخدام علم الوراثة يمكن أن يعيد ضبط الساعة اليومية. تقوم Optogenetics بإدراج جينات تعبر عن بروتينات حساسة بصريًا في الخلايا المستهدفة والتي تجعل الخلايا تستجيب للضوء.

في بيان صحفي ، دوجلاس مكماهونقال المؤلف الرئيسي للدراسة: "وجدنا أنه يمكننا تغيير إيقاعات نوم / استيقاظ حيوان من خلال تحفيز الخلايا العصبية بشكل مصطنع في الساعة البيولوجية الرئيسية ، التي تقع في منطقة من الدماغ تسمى النواة فوق التصالبية (SCN) ، مع ليزر وبصري الأساسية."

وأضاف جيف جونز ، الذي أجرى الدراسة مع زميل الدكتوراه مايكل تاكنبرج ، "هذا يضع الساعة العصبية تحت سيطرتنا لأول مرة. "على الرغم من أن هذه الدراسة أجريت في الفئران ، الباحثون هم متفائل أنه يمكن استخدام علم الوراثة optogenetics في يوم من الأيام كعلاج لاختلالات الساعة البيولوجية لدى البشر.

إذا كنت ترغب في قراءة المزيد حول هذا الموضوع ، راجع علم النفس اليوم المشاركات:

  • "الإيقاعات اليومية مرتبطة بالشيخوخة والرفاهية"
  • "علم البصريات الوراثي يسمح لعلماء الأعصاب بإثارة الخوف وإيقافه"
  • "التعرض للضوء الطبيعي يحسن الأداء في مكان العمل"
  • "لماذا تعتبر رحلة التخييم العلاج النهائي للأرق؟"
  • "اكتشف علماء الأعصاب كيف نتعلم عندما ننام"

© كريستوفر برغلاند 2015. كل الحقوق محفوظة.

تابعني على تويتر ckbergland للحصول على التحديثات في طريق الرياضي مشاركات المدونة.

طريق الرياضي ® هي علامة تجارية مسجلة لشركة Christopher Bergland.