PNAS: особые узловые клетки мозга управляют циркадными ритмами

Ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили в мозге мышей небольшую группу так называемых узловых нейронов, которые играют ключевую роль в синхронизации биологических часов организма. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Как показало исследование, именно эти клетки координируют работу циркадных ритмов, определяя, кто становится "жаворонком" или "совой", почему тяжело переносится смена часовых поясов и как у части людей развивается сезонное аффективное расстройство.

В центре внимания исследователей оказалось супрахиазматическое ядро (СХЯ) — крошечный участок мозга, который считается главным регулятором внутренних часов. Хотя СХЯ мыши содержит около 20 тысяч нейронов, оказалось, что поддержание синхронной работы всей сети зависит лишь от небольшого подмножества высокосвязанных клеток.

В результате анализа многонедельных записей экспрессии генов, команда восстановила более 25 миллионов связей между несколькими тысячами нейронов у 17 мышей с точностью более 95%. Оказалось, что циркадными ритмами управляют пять функциональных типов клеток.

Ключевую роль играет небольшая группа нейронов, вырабатывающих вазоактивный интестинальный пептид (ВИП). Эти клетки работают как "узлы" сети: они задают ритм и передают сигналы, которые синхронизируют работу остальных нейронов. Кроме того, ученые обнаружили промежуточные "мостовые" клетки, распространяющие эти сигналы дальше, и "приемные" нейроны, которые, вероятно, передают информацию о времени другим отделам мозга и всему организму.

Авторы считают, что подобная архитектура может существовать и в человеческом мозге. В перспективе это открытие может помочь в разработке методов коррекции циркадных ритмов — например, для людей с посменной работой, нарушениями сна или сезонным аффективным расстройством, а также для облегчения последствий джетлага.