الآلية الجينية: كيف تعمل ساعاتنا الداخلية

2024 مؤلف: Malcolm Clapton | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 03:46

لقد سمع الجميع عن الساعة الداخلية ، لكن قلة من الناس يعرفون كيفية عملها. أجرت مجموعتان من العلماء من الولايات المتحدة دراسات واسعة النطاق لفهم كيفية عمل ساعاتنا وما هو تأثيرها على الجسم.

طوال اليوم ، نستمع إلى "دقات" الساعة داخل أجسادنا. هذا هو ما يوقظنا في الصباح ويجعلنا نشعر بالنعاس في الليل. إنه يرفع ويخفض درجة حرارة الجسم في الوقت المناسب ، وينظم إنتاج الأنسولين والهرمونات الأخرى.

الساعة الداخلية للجسم ، التي نشعر بها ، تسمى أيضًا إيقاعات الساعة البيولوجية.

هذه الإيقاعات تؤثر حتى على أفكارنا ومشاعرنا. يدرس علماء النفس آثارها على الدماغ البشري من خلال إجبار المتطوعين على إجراء اختبارات معرفية في أوقات مختلفة من اليوم.

اتضح أن الصباح هو أفضل وقت لأداء المهام التي تتطلب من الدماغ القيام بمهام متعددة. إذا كنت بحاجة إلى الاحتفاظ بعدة طبقات من المعلومات في رأسك في وقت واحد ومعالجة هذه البيانات على الفور ، فيجب أن تبدأ العمل في بداية اليوم. لكن النصف الثاني من اليوم مناسب تمامًا لمعالجة المهام البسيطة والمفهومة.

إيقاعات الساعة البيولوجية لها تأثير كبير على أولئك الذين يعانون من الاكتئاب أو الاضطراب ثنائي القطب أيضًا. الأشخاص الذين يعانون من هذه المشاكل لا ينامون جيدًا ويشعرون بالحاجة إلى الشرب طوال اليوم. يعاني بعض مرضى الخرف من "تأثير غروب الشمس" الخاص: في نهاية اليوم يصبحون عدوانيين أو يضيعون في المكان والزمان.

تقول هدى عقيل ، عالمة الأعصاب بجامعة ميتشيغان: "إن دورات النوم والنشاط جزء مهم من المرض العقلي". لذلك ، يكافح علماء الأعصاب لفهم كيفية عمل ساعاتنا الداخلية وما تأثيرها على أدمغتنا. لكن لا يمكن للباحثين فتح الجمجمة فقط ومراقبة عمل الخلايا على مدار الساعة.

منذ عدة سنوات ، تبرعت جامعة كاليفورنيا بأدمغة للأبحاث ، والتي تم حفظها بعناية بعد وفاة المتبرعين. توفي بعضهم في الصباح الباكر ، وآخرون في فترة ما بعد الظهر أو في الليل. قررت الدكتورة عقيل وزملاؤها دراسة ما إذا كان دماغ مختلفًا عن الآخر وما إذا كان الاختلاف يعتمد على لحظة وفاة المتبرع.

يقول الدكتور عقيل: "ربما يبدو تخميننا بسيطًا بالنسبة لك ، ولكن لسبب ما لم يفكر أحد في ذلك من قبل".

اختارت هي وزملاؤها عينات دماغية من 55 شخصًا سليمًا ماتوا في حادث مفاجئ ، مثل حادث سيارة. من كل دماغ ، أخذ الباحثون عينات أنسجة من تلك الفصوص المسؤولة عن التعلم والذاكرة والعاطفة.

في وقت وفاة المتبرع ، قامت الجينات الموجودة في خلايا الدماغ بتشفير البروتين بشكل نشط. بفضل حقيقة أن الدماغ تم الحفاظ عليه بسرعة ، يمكن للعلماء تقييم نشاط الجينات في لحظة الوفاة.

معظم الجينات التي اختبرها الباحثون لم تظهر أي نمط في أدائها على مدار اليوم. ومع ذلك ، فإن أكثر من 1000 جين تظهر دورة نشاط يومية. أظهرت أدمغة أولئك الأشخاص الذين ماتوا في نفس الوقت من اليوم نفس الجينات في العمل.

كانت أنماط النشاط متطابقة تقريبًا ، لدرجة أنه يمكن استخدامها كطابع زمني. كان من الواضح تقريبًا تحديد اللحظة التي يموت فيها الشخص ، وذلك بفضل قياس نشاط هذه الجينات.

ثم اختبر الباحثون أدمغة المتبرعين الذين عانوا من الاكتئاب السريري. هنا لم يتم التخلص من الطابع الزمني فقط: يبدو أن هؤلاء المرضى يعيشون إما في ألمانيا أو في اليابان ، ولكن ليس في الولايات المتحدة.

تم نشر نتائج العمل المنجز في عام 2013.استلهم الباحثون في جامعة بيتسبرغ منهم الأفكار وحاولوا إعادة إنتاج التجربة.

يقول طبيب الأعصاب كولين ماكلونج: "لم يكن بإمكاننا التفكير في دراسة مثل هذه من قبل". تمكنت الدكتورة ماكلانج وزملاؤها من اختبار 146 عينة دماغية من برنامج التبرع بالجامعة. تم نشر نتائج التجربة مؤخرًا.

لكن فريق الدكتور مكلانج لم يكن قادرًا على تكرار نتائج التجربة السابقة فحسب ، بل تمكن أيضًا من الحصول على بيانات جديدة. قارنوا أنماط النشاط الجيني في أدمغة الشباب وكبار السن ووجدوا فرقًا مثيرًا للاهتمام.

يأمل العلماء في العثور على إجابة للسؤال: لماذا تتغير إيقاعات الساعة البيولوجية للإنسان مع تقدمهم في العمر؟ بعد كل شيء ، مع تقدم الناس في السن ، يقل النشاط وتتغير الإيقاعات. وجد الدكتور ماكلانج أن بعض الجينات التي كانت أكثر نشاطًا في الدورات اليومية لم تعد مستخدمة بحلول سن الستين.

من الممكن أن يتوقف بعض كبار السن عن إنتاج البروتين اللازم للحفاظ على عمل ساعاتهم الداخلية.

كما تفاجأ الباحثون عندما وجدوا أن بعض الجينات تدخل في العمل اليومي النشط فقط في سن الشيخوخة. يقول الدكتور ماكلانج: "يبدو أن الدماغ يحاول تعويض توقف بعض الجينات عن طريق عمل جينات أخرى عن طريق تنشيط الساعة الإضافية". ربما تكون قدرة الدماغ على إنشاء إيقاعات يومية احتياطية بمثابة دفاع ضد الأمراض التنكسية العصبية.

يمكن للأطباء استخدام التبديل إلى ساعة داخلية احتياطية لعلاج اضطرابات إيقاع الساعة البيولوجية. يقوم الباحثون الآن بتجربة جينات الحيوانات ويحاولون فهم كيفية تنشيط جينات الساعة الداخلية وإيقاف تشغيلها.

بعبارة أخرى ، يستمع العلماء إلى "التكتكة" ويريدون أن يفهموا: ما الذي يحاول الدماغ إخبارنا به؟