Den genetiska mekanismen: hur våra interna klockor fungerar

2024 Författare: Malcolm Clapton | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 04:11

Alla har hört talas om den interna klockan, men få människor vet hur de fungerar. Två grupper av forskare från USA har genomfört storskaliga studier för att förstå hur våra klockor fungerar och vilken effekt de har på kroppen.

Hela dagen lyssnar vi på klockans "tickande" inuti vår kropp. Det är detta som väcker oss på morgonen och får oss att känna oss sömniga på natten. Det är det som höjer och sänker vår kroppstemperatur vid rätt tillfälle, reglerar produktionen av insulin och andra hormoner.

Kroppens inre klocka, själva tickandet som vi känner, kallas också dygnsrytm.

Dessa rytmer påverkar till och med våra tankar och känslor. Psykologer studerar deras effekter på den mänskliga hjärnan genom att tvinga frivilliga att ta kognitiva tester vid olika tidpunkter på dygnet.

Det visade sig att morgonen är den bästa tiden att utföra uppgifter som kräver att hjärnan multitaska. Om du behöver ha flera lager av information i huvudet på en gång och bearbeta dessa data snabbt, bör du börja arbeta i början av dagen. Men andra halvan av dagen lämpar sig väl för att bearbeta enkla och begripliga uppgifter.

Dygnsrytmer har en enorm inverkan på de som lider av depression eller bipolär sjukdom också. Personer med dessa problem sover dåligt och känner lust att dricka hela dagen. Vissa demenspatienter upplever en speciell "solnedgångseffekt": i slutet av dagen blir de aggressiva eller förlorade i rum och tid.

"Sömn och aktivitetscykler är en kritisk del av psykisk ohälsa", säger Huda Akil, neuroforskare vid University of Michigan. Därför kämpar neuroforskare för att förstå hur våra interna klockor fungerar och vilken effekt de har på vår hjärna. Men forskare kan inte bara öppna skallen och se på celler som arbetar dygnet runt.

För flera år sedan donerade University of California hjärnor för forskning, som noggrant bevarades efter givarnas död. Några av dem dog tidigt på morgonen, andra på eftermiddagen eller på natten. Dr. Akil och hennes kollegor bestämde sig för att studera om en hjärna skiljer sig från en annan och om skillnaden beror på ögonblicket då donatorn dog.

"Kanske vår gissning kommer att verka enkel för dig, men av någon anledning har ingen tänkt på det tidigare", säger Dr. Akil.

Hon och hennes kollegor valde ut hjärnexemplar från 55 friska personer som dog i en plötslig olycka, till exempel en bilolycka. Från varje hjärna tog forskarna vävnadsprover från de lober som är ansvariga för inlärning, minne och känslor.

Vid tidpunkten för givardöd kodade gener i hjärnceller aktivt ett protein. Tack vare det faktum att hjärnan snabbt bevarades, kan forskare bedöma geners aktivitet i dödsögonblicket.

De flesta gener som forskarna testade visade inte något mönster i deras prestanda under hela dagen. Men mer än 1 000 gener visar en daglig aktivitetscykel. Hjärnorna hos de människor som dog vid samma tid på dagen visade samma gener på jobbet.

Aktivitetsmönstren var nästan identiska, så mycket att de kunde användas som en tidsstämpel. Det var nästan omisskännligt att avgöra i vilket ögonblick en person dog, tack vare mätningen av aktiviteten hos dessa gener.

Sedan testade forskarna hjärnan hos de donatorer som led av klinisk depression. Här slogs tidsstämpeln inte bara ner: det verkade som om dessa patienter bodde antingen i Tyskland eller i Japan, men inte i USA.

Resultaten av det utförda arbetet publicerades 2013. Forskare vid University of Pittsburgh inspirerades av dem och försökte reproducera experimentet.

"Vi kunde inte ha tänkt på en sådan här studie tidigare", säger neurologen Colleen McClung. Dr McKlang och hennes kollegor kunde testa 146 hjärnexemplar från universitetets donatorprogram. Resultaten av experimentet publicerades ganska nyligen.

Men Dr McClangs team kunde inte bara upprepa resultaten från det tidigare experimentet, utan också få nya data. De jämförde mönster av genaktivitet i hjärnan hos unga och gamla människor och fann en spännande skillnad.

Forskare hoppades hitta ett svar på frågan: varför förändras människors dygnsrytm när de åldras? När allt kommer omkring, när människor blir äldre, minskar aktiviteten och rytmerna förändras. Dr. McClang fann att några av generna som var mest aktiva i dagliga cykler inte längre användes vid 60 års ålder.

Det är möjligt att vissa äldre slutar producera det protein som behövs för att hålla sina interna klockor igång.

Forskarna blev också förvånade över att finna att vissa gener inkluderades i aktivt dagligt arbete endast i hög ålder. "Det verkar som att hjärnan försöker kompensera för avstängningen av vissa gener genom andras arbete genom att aktivera den extra klockan", säger Dr. McClang. Kanske är hjärnans förmåga att skapa reservdygnsrytm ett försvar mot neurodegenerativa sjukdomar.

Att byta till en extra intern klocka kan användas av läkare för att behandla dygnsrytmrubbningar. Forskare experimenterar nu med djurgener och försöker förstå hur den interna klockans gener aktiveras och stängs av.

Med andra ord, forskare lyssnar på "tickandet" och vill förstå: vad försöker hjärnan berätta för oss?