Механизм биологических часов

Группе ученых из Манчестерского (Великобритания) и Мичиганского (США) университетов удалось «расшифровать» сигнал, который используется для регулирования циркадных ритмов у мышей, и доказать, что существующая теория работы биологических часов ошибочна.

За поддержание циркадных ритмов у млекопитающих отвечают нейроны, расположенные в супрахиазматическом ядре (СЯ) головного мозга. Было принято считать, что время кодируется частотой, с которой эти клетки посылают импульсы: днем она возрастает, а ночью, напротив, снижается.

Следует отметить, что из всех нейронов СЯ активное участие в работе биологических часов принимают лишь те, которые экспрессируют ген per1. Ранее в экспериментальных исследованиях фиксировались электрические сигналы, приходящие от любых клеток СЯ.

Авторы рассматриваемой работы провели опыты на мышах и собрали исчерпывающие данные о функционировании более 400 нейронов СЯ. Эти результаты ученые проверили на соответствие созданной заранее теоретической модели; по их словам, совпадение было практически стопроцентным. После этого, во второй серии экспериментов, были отдельно зарегистрированы параметры клеток СЯ, экспрессирующих ген per1.

Оказалось, что в дневное время, пока остальные нейроны посылают сигналы с прекрасно известной специалистам периодичностью, per1-клетки «молчат», находясь в возбужденном состоянии. За этим следует короткий период активности, примерно совпадающий по времени с заходом Солнца, после чего они полностью «успокаиваются» и пребывают в таком состоянии до рассвета. Здесь per1-нейроны опять демонстрируют непродолжительную активность, и все повторяется сначала.

Именно этот цикл, утверждают исследователи, и регулирует работу биологических часов у мышей. Аналогичная система должна наблюдаться и у людей, поскольку механизмы настройки циркадных ритмов у разных млекопитающих отличаются лишь незначительно.