Wie das Gehirn seine biologische Uhr zurückgesetzt

Interne Uhr des Gehirns hält Zeit über ein synchronisiertes Netzwerk von Zellen, die selbst zurücksetzen kann, zeigt eine neue Studie.

Dieses Zurücksetzen kann sein was ermöglicht es uns, unsere eigenen Tagesrhythmus mit den Jahreszeiten zu ändern, während die Uhr selbst relativ stabil bleibt, berichten die Forscher.

Aber dieser Mechanismus nicht weiterentwickeln, um Umgang mit modernen Technologien, wie Wecker oder Flugreisen. Messing mit natürlichen täglichen Zyklen kann Jetlag oder ernsteren Folgen verursachen. Schichtarbeit, ist zum Beispiel mit Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes und sogar Krankheiten wie Krebs verbunden worden.

"Schichtarbeit jetzt als potentiellen Karzinogen durch die World Health Organization, aufgeführt ist", sagte Studie Forscher Erik Herzog, Biologe an der Washington University in St. Louis. Durch das Verständnis, wie das Gehirn Uhr verdrahtet ist, konnten Forscher entwickeln Möglichkeiten zur Verbesserung der Fähigkeit des Gehirns, befassen sich mit dieser Art von ökologischen Störungen, so dass sie weniger schädliche Auswirkungen auf unsere Gesundheit haben Herzog sagte LiveScience. [10 Dinge, die Sie nicht über das Gehirn wissen]

Das Gehirn Timing Zentrum nennt den suprachiasmatischen Kern oder SCN. "Jede Zelle ist eine eigene kleine Timer," welche Werke von ein- und Ausschalten eine Reihe von "Uhrengene" sagen, dass die Zelle, um Proteine herzustellen, erklärt Herzog. Diese Gene arbeiten auf eine ca. 24-Stunden-Zyklus bekannt als einem zirkadianen Rhythmus. Diese Zyklen sind wichtig für die Regulierung von Stoffwechsel, Hormonausschüttung und Schlaf/Wach-Zyklen.

Signalisierung zwischen Zellen innerhalb der SCN ist gedacht, um das Gehirn die Uhr eingestellt. Um herauszufinden, wie diese Zellen verbunden waren, verwendet Herzog und seine Kollegen Elektroden zur Signale von etwa 100 Neuronen in einer Labor-Schale Aufzeichnung.

Die Forscher fanden heraus, dass eine Signalisierung Chemikalie in das Gehirn, Gamma - Aminobuttersäure (GABA), hat eine desynchronizing Wirkung auf die Zellen innerhalb der Uhr ermöglicht es, kleine Anpassungen – zum Beispiel bei Änderungen der Tageslänge über Jahreszeiten, die Forscher vermuten.

"Wenn eine ganze Reihe von Uhren, die eng zusammen, wie Pendel Uhren verbunden durch Holzbretter, verdrahtet sind dann alle Fehler in einer Uhr schwer zu korrigieren wäre," sagte Herzog.

Obwohl die SCN-Zellen direkt zu vielen anderen angeschlossen waren, schien die elektrische Aktivität der jedes Neuron nicht andere wesentlich beeinflussen. Herzog beschrieben die Interaktionen mit einem Facebook-Analogie: viele Facebook-Freunde haben kann, aber nur mit ein paar regelmäßig interagiert.

Die Forscher Maßen auch die Aktivierung des Uhrengene in Echtzeit. Bei Mäusen eingefügt sie ein Gen, das Glühwürmchen glühen, macht, so dass bei der Maus Uhrengene ein- / ausschalten, das glühende gen auch ein- oder ausgeschaltet. Mit einer empfindlichen Kamera, beobachteten die Forscher diese Gene "blinken" auf einem täglichen Zyklus. Wenn sie die GABA Meldesystem mit Medikamenten blockiert, wurde das Blinken präziser, verstärkt die Idee, dass dieses System des Gehirns Uhr stört.

Natürlich muss das Gehirn Uhr irgendwie in erster Linie synchronisiert werden. Herzog und seine Kollegen zuvor festgestellt, dass eine Chemikalie namens Vasoaktive intestinale Polypeptid (VIP) diese Arbeit erledigt. Zukünftige Arbeit ist jedoch erforderlich, um das Gehirn VIP Meldesystem zuzuordnen.

Zusammen, die VIP- und die GABA-Systeme halten das Gehirn Uhr genaue ermöglicht es, sich in verschiedenen Umgebungen zurücksetzen, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift Neuron (5. Juni) heute.

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