Как мозг понимает, что наступило лето

Фотография: wallpapermania.eu

Биологические часы животных и человека способны определять не только время суток, но и сезон года, выяснили ученые. Оказывается, наш организм настраивается на «летний» и «зимний» лад благодаря специальным веществам — гамма-аминомасляной кислоте и хлоридам, выработка которых зависит от длины светового дня.

О том, что длина светового дня оказывает огромное влияние на организм млекопитающих, ученым известно давно. Со сменой дня и ночи связана интенсивность колебания большого количества биологических процессов: изменения температуры тела, кровяного давления, выработка гормонов, работа внутренних органов. Эти колебания получили название «циркадные ритмы» или «биологические часы» организма.

Несмотря на то что циркадные ритмы представляют собой «внутренние» часы организма, которые способны «идти» даже в отсутствие внешних стимулов, в некоторой степени они все равно зависят от условий окружающей среды, а особенно — от продолжительности светового дня.

При помощи многочисленных экспериментов ученым удалось доказать, что продленный при помощи искусственного освещения день, а также работа в ночные часы вредят организму человека.

У людей сбивается работа гормональной системы, появляются проблемы со сном, изменяется психологическое состояние, а у женщин нарушается репродуктивная функция организма.

Кроме того, количество светлых часов в сутки напрямую влияет на функционирование бурой жировой ткани, функции которой заключаются в поддержании энергетического баланса организма. Долгий световой день нарушает работу клеток бурого жира, вследствие чего в организме накапливаются жирные кислоты и глюкоза. Эти сбои в работе клеток бурой жировой ткани приводят к развитию диабета второго типа и сердечно-сосудистых заболеваний.

«Газета.Ru» уже рассказывала о том, что некоторые процессы в нашем организме зависят не только от времени суток, но и от времени года. Журнал Nature Communications опубликовал статью, в которой утверждается: сезон года оказывает влияние на работу многих генов и иммунной системы человека. В ходе работы было проанализировано функционирование 22 822 генов, из них 23% (5136 образцов) продемонстрировали «сезонную» работу: 2311 оказались наиболее активными в июне, июле и августе, а 2825 — в декабре, январе и феврале. Именно из-за этого целый ряд болезней (сахарный диабет, психические расстройства, проблемы с сердечно-сосудистой системой) носит сезонный характер. Тем не менее ранее исследователи не могли обнаружить механизмы, которые помогают организму перестроиться на летний или зимний режим работы.

Группа японских и американских исследователей выяснила, как именно наш организм «понимает», что началось лето. Статья ученых была опубликована в престижном научном журнале PNAS.

«Внутренние часы» нашего организма встроены в особую область головного мозга, которая называется «супрахиазматическое ядро»: именно оно содержит в себе нейроны, регулирующие циркадные ритмы организма. Интересным является тот факт, что, хотя подавляющая часть нейронов функционирует периодами от 24 часов до 24,8, в ядре содержатся два необычных района, циклы активности которых выбиваются из общего распорядка и зависят от длины светового дня.

Ученые заметили: чем больше разница в длине дня и ночи, тем сильнее отличается распорядок работы этих районов от циклов активности остальных клеток головного мозга.

Основными веществами, которые вырабатываются организмом для регулирования биологических процессов, являются гамма-аминомасляная кислота и хлориды. Авторы исследования сумели установить, что концентрация этих веществ напрямую зависит от длины светового дня, а «неправильные» рассинхронизированные районы супрахиазматического ядра представляют собой приспособление для определения текущего сезона года.

Таким образом, исследователям удалось доказать:

встроенные в головной мозг механизмы можно сравнить не просто с обыкновенными часами, отсчитывающими циклы продолжительностью 24 часа, а с гораздо более сложным устройством, которое способно верно определять текущее время года.

Ученые уверены: результаты их работы помогут исследователям выработать новые методики борьбы с проблемами, вызванными нарушениями циркадного ритма, а также понять глубинные причины подверженности организма тем или иным «сезонным» заболеваниям. В настоящий момент врачам уже известно, что за функционирование и «перезагрузку» биологических часов живых организмов отвечает белок под названием eIF4E, а также то, что самым вредным искусственным светом является синий, излучаемый экранами ноутбуков, смартфонов и прочих гаджетов. В ходе экспериментов ученые выяснили, что

люди, перед сном читающие книги на электронных устройствах, вечером не чувствуют желания спать, дольше засыпают, а также проводят меньше времени в фазе быстрого сна.

По словам врачей, подобное влияние техники на наш сон — настоящий бич XXI века, грозящий не только проблемами со сном, но и гораздо более серьезными последствиями, такими как повышенный риск образования рака простаты, молочной железы, а также колоректального рака. Об этом ранее сообщалось в статьях, опубликованных журналами Nature Neuroscience и PNAS.

Один из авторов исследования по имени Дзиван Мюнг заявляет: «Организм человека, так же как и некоторых животных, способен отслеживать течение времен года. Внезапные изменения в длине светового дня, зависящие от сезона, могут вызывать серьезные аффективные расстройства (психические расстройства, связанные с настроением человека). Если мы поймем, как регулировать «сезонные часы» организма, мы сможем помочь людям, которые страдают от разнообразных психических нарушений».