Den genetiske mekanismen: hvordan våre interne klokker fungerer

2024 Forfatter: Malcolm Clapton | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 04:07

Alle har hørt om den interne klokken, men de færreste vet hvordan de fungerer. To grupper av forskere fra USA har utført store studier for å forstå hvordan klokkene våre fungerer og hvilken effekt de har på kroppen.

Gjennom dagen lytter vi til klokkens «tikking» inne i kroppen vår. Det er dette som vekker oss om morgenen og får oss til å føle oss søvnige om natten. Det er det som hever og senker kroppstemperaturen vår til rett tid, regulerer produksjonen av insulin og andre hormoner.

Den indre klokken i kroppen, selve tikken som vi føler, kalles også døgnrytmer.

Disse rytmene påvirker til og med våre tanker og følelser. Psykologer studerer effektene deres på den menneskelige hjernen ved å tvinge frivillige til å ta kognitive tester på forskjellige tider av dagen.

Det viste seg at morgenen er den beste tiden for å utføre oppgaver som krever at hjernen må multitaske. Hvis du trenger å holde flere lag med informasjon i hodet på en gang og behandle disse dataene raskt, bør du begynne å jobbe på begynnelsen av dagen. Men andre halvdel av dagen egner seg godt til å behandle enkle og forståelige oppgaver.

Døgnrytmer har også en enorm innvirkning på de som lider av depresjon eller bipolar lidelse. Personer med disse problemene sover dårlig og føler trang til å drikke hele dagen. Noen demenspasienter opplever en spesiell «solnedgangseffekt»: på slutten av dagen blir de aggressive eller tapt i rom og tid.

"Søvn og aktivitetssykluser er en kritisk del av psykiske lidelser," sier Huda Akil, en nevroforsker ved University of Michigan. Derfor sliter nevroforskere med å forstå hvordan våre indre klokker fungerer og hvilken effekt de har på hjernen vår. Men forskere kan ikke bare åpne hodeskallen og se på celler som jobber døgnet rundt.

For flere år siden donerte University of California hjerner til forskning, som ble nøye bevart etter givernes død. Noen av dem døde tidlig om morgenen, andre om ettermiddagen eller om natten. Dr. Akil og hennes kolleger bestemte seg for å undersøke om en hjerne er forskjellig fra en annen og om forskjellen avhenger av øyeblikket da giveren døde.

"Kanskje vår gjetning vil virke enkel for deg, men av en eller annen grunn har ingen tenkt på det før," sier Dr. Akil.

Hun og kollegene valgte ut hjerneprøver fra 55 friske mennesker som døde i en plutselig ulykke, for eksempel en bilulykke. Fra hver hjerne tok forskerne vevsprøver fra de lappene som er ansvarlige for læring, hukommelse og følelser.

På tidspunktet for donordød kodet gener i hjerneceller aktivt for et protein. Takket være det faktum at hjernen raskt ble bevart, er forskere i stand til å vurdere aktiviteten til gener i dødsøyeblikket.

De fleste av genene forskerne testet viste ikke noe mønster i ytelsen gjennom dagen. Imidlertid viser mer enn 1000 gener en daglig aktivitetssyklus. Hjernen til de menneskene som døde på samme tid på dagen viste de samme genene på jobb.

Aktivitetsmønstrene var nesten identiske, så mye at de kunne brukes som et tidsstempel. Det var nesten umiskjennelig å bestemme i hvilket øyeblikk en person døde, takket være målingen av aktiviteten til disse genene.

Deretter testet forskerne hjernen til donorene som led av klinisk depresjon. Her ble tidsstemplet ikke bare slått ned: det så ut til at disse pasientene bodde enten i Tyskland eller i Japan, men ikke i USA.

Resultatene av arbeidet ble publisert i 2013. Forskere ved University of Pittsburgh ble inspirert av dem og prøvde å reprodusere eksperimentet.

"Vi kunne ikke ha tenkt på en studie som dette før," sier nevrolog Colleen McClung. Dr. McKlang og hennes kolleger var i stand til å teste 146 hjerneprøver fra universitetets giverprogram. Resultatene av eksperimentet ble publisert ganske nylig.

Men Dr. McClangs team var i stand til ikke bare å gjenta resultatene fra det forrige eksperimentet, men også å få nye data. De sammenlignet mønstre av genaktivitet i hjernen til unge og gamle mennesker og fant en spennende forskjell.

Forskere håpet å finne et svar på spørsmålet: hvorfor endres døgnrytmene til mennesker når de eldes? Når alt kommer til alt, når folk blir eldre, avtar aktiviteten og rytmene endres. Dr. McClang fant at noen av genene som var mest aktive i daglige sykluser ikke lenger var i bruk ved fylte 60 år.

Det er mulig at noen eldre slutter å produsere proteinet som trengs for å holde sine interne klokker i gang.

Forskerne ble også overrasket over å finne at noen gener ble inkludert i aktivt daglig arbeid bare i høy alder. "Det ser ut til at hjernen prøver å kompensere for nedstengningen av noen gener ved hjelp av andre ved å aktivere den ekstra klokken," sier Dr. McClang. Kanskje er hjernens evne til å skape reservedøgnrytmer et forsvar mot nevrodegenerative sykdommer.

Bytte til en ekstra intern klokke kan brukes av leger til å behandle døgnrytmeforstyrrelser. Forskere eksperimenterer nå med dyregener og prøver å forstå hvordan genene til den indre klokken aktiveres og slås av.

Med andre ord, forskere lytter til "tikken" og ønsker å forstå: hva prøver hjernen å fortelle oss?