Mecanismul genetic: cum funcționează ceasurile noastre interne

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 04:09

Toată lumea a auzit despre ceasul intern, dar puțini oameni știu cum funcționează. Două grupuri de oameni de știință din Statele Unite au efectuat studii la scară largă pentru a înțelege cum funcționează ceasurile noastre și care este efectul lor asupra organismului.

Pe tot parcursul zilei, ascultăm „ticul” al ceasului din interiorul corpului nostru. Acesta este cel care ne trezește dimineața și ne face să ne simțim somnoroși noaptea. Este cea care ne ridică și scade temperatura corpului la momentul potrivit, reglează producția de insulină și alți hormoni.

Ceasul intern al corpului, chiar ticăitul pe care îl simțim, se mai numește și ritmuri circadiene.

Aceste ritmuri ne afectează chiar gândurile și sentimentele. Psihologii studiază efectele lor asupra creierului uman, forțând voluntarii să facă teste cognitive în diferite momente ale zilei.

S-a dovedit că dimineața este cel mai bun moment pentru a îndeplini sarcini care necesită ca creierul să facă mai multe sarcini. Dacă aveți nevoie să păstrați în cap mai multe straturi de informații simultan și să procesați aceste date cu promptitudine, ar trebui să începeți lucrul de la începutul zilei. Dar a doua jumătate a zilei este potrivită pentru procesarea sarcinilor simple și ușor de înțeles.

Ritmurile circadiene au un impact uriaș și asupra celor care suferă de depresie sau tulburare bipolară. Persoanele cu aceste probleme nu dorm bine și simt nevoia de a bea pe tot parcursul zilei. Unii pacienți cu demență experimentează un „efect de apus” special: la sfârșitul zilei devin agresivi sau se pierd în spațiu și timp.

„Somnul și ciclurile de activitate sunt o parte critică a bolilor mintale”, spune Huda Akil, neuroștiință la Universitatea din Michigan. Prin urmare, neurologii se străduiesc să înțeleagă cum funcționează ceasurile noastre interne și ce efect au asupra creierului nostru. Dar cercetătorii nu pot să deschidă doar craniul și să privească celulele lucrând non-stop.

În urmă cu câțiva ani, Universitatea din California a donat creiere pentru cercetare, care au fost păstrate cu grijă după moartea donatorilor. Unii dintre ei au murit dimineața devreme, alții după-amiaza sau noaptea. Dr. Akil și colegii ei au decis să studieze dacă un creier este diferit de altul și dacă diferența depinde de momentul în care donatorul a murit.

„Poate că presupunerea noastră ți se va părea simplă, dar din anumite motive nimeni nu s-a gândit la asta înainte”, spune dr. Akil.

Ea și colegii săi au selectat specimene de creier din 55 de oameni sănătoși care au murit într-un accident brusc, cum ar fi un accident de mașină. Din fiecare creier, cercetătorii au luat mostre de țesut din acei lobi care sunt responsabili de învățare, memorie și emoție.

La momentul morții donatorului, genele din celulele creierului codificau în mod activ o proteină. Datorită faptului că creierul a fost conservat rapid, oamenii de știință sunt capabili să evalueze activitatea genelor în momentul morții.

Majoritatea genelor testate de cercetători nu au prezentat niciun model în performanța lor pe parcursul zilei. Cu toate acestea, peste 1.000 de gene arată un ciclu zilnic de activitate. Creierele acelor oameni care au murit la aceeași oră a zilei au arătat aceleași gene la lucru.

Tiparele de activitate erau aproape identice, atât de mult încât puteau fi folosite ca marcaj de timp. Era aproape inconfundabil să se determine în ce moment a murit o persoană, datorită măsurării activității acestor gene.

Apoi, cercetătorii au testat creierul acelor donatori care sufereau de depresie clinică. Aici marca temporală nu a fost doar dărâmată: se părea că acești pacienți locuiau fie în Germania, fie în Japonia, dar nu în Statele Unite.

Rezultatele muncii depuse au fost publicate în 2013. Cercetătorii de la Universitatea din Pittsburgh s-au inspirat de ele și au încercat să reproducă experimentul.

„Nu ne-am fi putut gândi la un astfel de studiu înainte”, spune neurologul Colleen McClung. Dr. McKlang și colegii ei au putut testa 146 de specimene de creier din programul de donatori al universității. Rezultatele experimentului au fost publicate destul de recent.

Însă echipa Dr. McClang a reușit nu numai să repete rezultatele experimentului anterior, ci și să obțină date noi. Ei au comparat tiparele activității genelor în creierul tinerilor și bătrânilor și au găsit o diferență interesantă.

Oamenii de știință sperau să găsească un răspuns la întrebarea: de ce se schimbă ritmurile circadiene ale oamenilor pe măsură ce îmbătrânesc? La urma urmei, pe măsură ce oamenii îmbătrânesc, activitatea scade și ritmurile se schimbă. Dr. McClang a descoperit că unele dintre genele care erau cele mai active în ciclurile zilnice nu mai erau utilizate până la vârsta de 60 de ani.

Este posibil ca unele persoane în vârstă să înceteze să producă proteinele necesare pentru a-și menține ceasurile interne în funcțiune.

De asemenea, cercetătorii au fost surprinși să constate că unele gene au fost incluse în munca zilnică activă doar la bătrânețe. „Se pare că creierul încearcă să compenseze oprirea unor gene prin munca altora prin activarea ceasului suplimentar”, spune dr. McClang. Poate că capacitatea creierului de a crea ritmuri circadiene de rezervă este o apărare împotriva bolilor neurodegenerative.

Trecerea la un ceas intern de rezervă poate fi folosită de medici pentru a trata tulburările de ritm circadian. Cercetătorii experimentează acum gene animale și încearcă să înțeleagă cum sunt activate și oprite genele ceasului intern.

Cu alte cuvinte, oamenii de știință ascultă „ticul” și vor să înțeleagă: ce încearcă creierul să ne spună?