科学家发现了大脑生物钟的“重置”按钮

2017-05-20 14:01:48

作者:蔚呙

在你的大脑中有一个主要的“生物钟”,可以保持你的睡眠和清醒节奏 - 这是科学家们第一次找到控制它的方法

范德比尔特大学的研究人员发现了这个生物钟的“重置”按钮,这可以为更有效的季节性情感障碍(SAD)治疗,时差和轮班工作的一些负面健康影响铺平道路

生物钟位于大脑的视交叉上核(SCN) - 下丘脑内的一个小区域,是控制激素分泌的大脑部分

SCN保持24小时的休息和活动周期,帮助我们确定何时应该进食和睡觉

该循环还与激素调节,脑电波活动和细胞再生等生物活动有关

虽然这些节律在大脑中受到调节,但它们受到光和温度等外部线索的影响

在他们的研究中,范德比尔特科学家发现他们能够通过特定的技术人工刺激老鼠的大脑,以便在小鼠自然醒来并入睡时改变,而无需改变光线

他们通过刺激或抑制SCN中的神经元来做到这一点,有效地“重置”了生物钟

为了完成这项研究,该团队对两种小鼠进行了基因工程改造

(他们之所以选择这种动物,是因为老鼠的生物钟与人类的生物钟几乎相同,只不过老鼠是夜间活动的

)在一个菌株中,小鼠大脑中的神经元含有一种光敏蛋白,当暴露于此时会触发神经元活动

在第二个小鼠品系中,神经元具有相似的蛋白质,当暴露在光线下时会抑制神经活动

换句话说,其中一只老鼠被连接到夜间,而另一只被连接到昼夜,或在白天醒来

然后,研究人员利用激光和光纤刺激了两种小鼠生物钟中的神经元,这种技术称为光遗传学 - 一种允许研究人员用一束光刺激或抑制神经元的方法

首先,将光敏基因插入神经元中,以便在用激光刺激时使这些神经元“开启”

通过评估神经元如何响应光,研究人员能够测量和控制神经元在SCN中发射的速率

通过改变SCN中神经元的激发,研究人员实际上可以“重置”老鼠的昼夜节律 - 改变他们睡觉和醒来的内部时间表

参与这项研究的研究员杰夫琼斯告诉赫芬顿邮报,该团队能够使用光遗传学“在没有光线的情况下直接激活SCN”,重置时钟而不改变鼠标环境的任何外部因素

根据同时从事这项研究的博士生Michael Tackenberg所说,科学家已经能够测量神经元在生物钟内发射的速度,但他们从未能够控制和改变那里发生的神经活动

现在,光遗传学技术使他们有能力做到这一点

虽然这种方法还没有为人类使用做好准备,但范德比尔特团队和其他研究人员正在朝着最终创建有针对性的药物方向取得进展,这些药物可以打开和关闭与昼夜节律相关的健康问题有关的神经元

“这些进步让现场更有效地调查药物目标系统,”Tackenberg说

“如果要实施,我们使用的刺激类型在理论上似乎是合理的

”该研究结果发表在2月2日出版的“自然神经科学”杂志上