Физиологи выяснили, как изменение продолжительности дня меняет мозг и поведение

Сезонные изменения освещенности — более длинные дни летом и более короткие зимой — уже давно связали с поведением человека. Они влияют на многое: от сна и питания до мозговой и гормональной активности. Ярким примером является сезонное аффективное расстройство (САР): тип депрессии, связанный с уменьшением воздействия естественного солнечного света, обычно возникающий в зимние месяцы и чаще в высоких широтах, где световой день самый короткий.

Терапия ярким светом оказалась эффективным средством для лечения САР, а также таких заболеваний, как несезонная большая депрессия, послеродовая депрессия и биполярное расстройство, но то, как сезонные изменения длины дня и светового воздействия влияют и изменяют мозг на клеточном уровне, еще не изучено.

Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего (США), на мышах изучали, как нейроны включают и выключают выработку веществ в мозге в ответ на укорачивание или удлинение дня. Научная статья опубликована журнале Science Advances, о ней рассказали в университете.

Внутри гипоталамуса человеческого мозга находится небольшая структура, называемая супрахиазматическим ядром (СХЯ), она состоит примерно из 20 000 нейронов. (В среднем человеческий мозг содержит примерно 86 миллиардов нейронов и еще 85 миллиардов ненейронных клеток.)

СХЯ регулирует большинство циркадных ритмов — физические, психические и поведенческие изменения, которые следуют 24-часовому циклу и влияют на все, от метаболизма и температуры тела до выброса гормонов. Она работает на основе информации от специализированных светочувствительных клеток сетчатки, которые сообщают нашему телу об изменениях освещенности и продолжительности дня.

В новом исследовании описывается, как нейроны СХЯ координируются друг с другом, чтобы адаптироваться к разной продолжительности светового дня, меняясь на клеточном уровне. В частности, обнаружилось, что у мышей изменились состав и экспрессия ключевых нейротрансмиттеров (биологически активных химических веществ, с помощью которых происходит передача электрохимического импульса), что, в свою очередь, изменило активность мозга и повседневное поведение. Кроме того, сезонные изменения количества света изменяют также количество нейронов, активирующих нейротрансмиттеры, в паравентрикулярном ядре, области мозга, которая играет важную роль в контроле стресса, метаболизма, роста, репродукции, иммунных и других функций. Что касается поведения, то мыши, жившие в условиях «короткого светового дня» стали больше спать, позже просыпаться по утрам и существенно снизили двигательную активность — меньше и с меньшим энтузиазмом бегали в колесе.

«Самым впечатляющим новым открытием в этом исследовании является то, что мы обнаружили, как искусственно манипулировать активностью определенных нейронов СХЯ и успешно запускать экспрессию дофамина в гипоталамической сети в паравентрикулярного ядра», — сказал старший автор Давиде Дульцис.

Исследование: эпидемия недосыпа может сделать наше общество более эгоистичным

Ученые рассказали, к чему приводит отказ от сна после полуночи