Наступила осень мозга, или Как меняется активность нейронов при смене времен года

Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) выяснили роль ключевых нейронов, которые изменяют свою функцию в ответ на сезонные изменения освещенности. Это открытие поможет найти новые способы борьбы с психическими нарушениями, которые часто развиваются в осенне-зимний период. Результаты работы опубликованы  в научном журнале Science Advances.

Сезонные изменения длины дня вызывают мультисинаптическое переключение  нейротрансмиттеров, регулирующих активность гипоталамической сети.

Солнечный свет влияет на сигналы нейронов  в супрахиазматическом ядре, «часовом механизме» мозга, который, в свою очередь, координирует биологические часы, регулирующие функции всего организма  и, как следствие, поведение человека.

В гипоталамусе находится небольшая структура (объемом 1 мм3) под названием супрахиазматическое ядро (СХЯ),  оно включает около 100 тысяч нейронов (в среднем человеческий мозг содержит примерно 86 млрд нейронов и еще 85 млрд  не нейронных клеток). СХЯ по сути является хронометром  организма, регулирующим большинство циркадных ритмов —  физических, психических и поведенческих изменений, которые следуют 24-часовому циклу и влияют буквально на все —  от метаболизма и температуры тела до времени выделения тех или иных гормонов.

СХЯ работает на основе информации,  поступающей от специализированных светочувствительных клеток сетчатки глаз, которые сообщают нашему организму  об изменениях освещенности и продолжительности дня.

Если долго длится день,  разум не уходит в тень…

Давно замечено, что сезонные изменения освещенности — летом дни длиннее, зимой короче — связаны с поведением человека, оказывая влияние на режим сна и питания, умственную и физическую активность и пр. Яркий тому пример — сезонное аффективное расстройство (САР).

Этот тип депрессии, ассоциированный с уменьшением воздействия солнечного света, обычно возникает в зимние месяцы и более распространен в северных широтах, где продолжительность светового дня сокращена. Терапия ярким светом оказалась эффективным средством лечения САР, а также ряда других заболеваний, таких как несезонная тяжелая депрессия, послеродовая депрессия и биполярное расстройство. Но каким именно образом сезонные изменения длины дня и уровня освещенности влияют на мозг и изменяют его на клеточном и функциональном уровне, ученые до сих пор не знали.

В экспериментах на мышиных моделях был воссозданы и исследованы реакции головного мозга, затрагивающие нейроны супрахиазматического ядра, которые координируются между собой путем изменения экспрессии нейротрансмиттеров в ответ на стимулы, связанные с продолжительностью воздействия освещенности. Изменения активности мозга закономерно привели к изменению поведения подопытных животных.

Какой сезон —  такое и настроение!

Если у мышей, чей мозг функционирует аналогично человеческому, нейроны изменили состав и экспрессию ключевых нейротрансмиттеров (что, в свою очередь, повлияло на активность мозга и последующее повседневное поведение), чтобы адаптироваться к разной продолжительности светового дня, логично предположить, что те же самые процессы происходят и с нами. Нейроны СХЯ координируются друг с другом, чтобы, изменяясь на клеточном и сетевом уровне, менять наше поведение.

И состав, и экспрессия ключевых нейротрансмиттеров меняются в зависимости от количества света на протяжении дня.

Кроме того, результаты исследования показали, что сезонные изменения освещенности влияют на количество нейронов, экспрессирующих нейротрансмиттеры в паравентрикулярном ядре (ПВЯ) — области мозга, которая играет важную роль в контроле стресса, метаболизма, роста, репродукции, иммунитета и других вегетативных функций.

По сути, выявлены новые молекулярные адаптации сети СХЯ/ПВЯ, возникающие в гипоталамусе в ответ на продолжительность светового дня.

Самым впечатляющим стало то, что ученые обнаружили, как искусственно манипулировать активностью конкретных нейронов СХЯ и успешно индуцировать экспрессию дофамина в гипоталамической сети.

Мультисинаптическое переключение нейротрансмиттеров, продемонстрированное в этом исследовании, может рассматриваться как та самая анатомическая/функциональная связь, которая опосредует сезонные изменения настроения и эффект светотерапии.

Между количеством дневного света и поведением человека обнаружена молекулярная связь.

Авторы исследования предполагают, что им удалось установить механизм, объясняющий, как мозг адаптируется к сезонным изменениям освещенности. А поскольку адаптация происходит в нейронах, расположенных в СХЯ, именно эта область мозга представляет собой перспективную мишень для новых методов лечения расстройств, связанных с сезонными изменениями освещенности. Команда считает, что обнаруженный ими механизм поможет регулировать работу мозга вне зависимости от количества солнечного света.

Источник: medvestnik.by

Комментарии: