这已经不是什么秘密,时差和夜班工作可以肆虐的路上我们身体的内部时钟同步和生物钟日常循环,称为昼夜节律,但现在研究人员说他们更近一步理解大脑如何创造行为为昼夜节律优化,而不是夜间生活。
在11月3舟山网联游戏大厅0日发表在《eLife》杂志上的一项新研究中，研究人员首次记录和建模了一种昼夜活动的物种——四条纹草鼠(Rhabdomys pumilio)的昼夜时钟神经元的电活动。
到目前为止，对夜间活动物种的大脑记录研究主要是用来了解哺乳动物的主生物钟位于大脑下丘脑视交叉上核(SCN)中，近2万个神经元通过电信号与昼夜周期同步，以协调我们生理和行为中的昼夜节律。
研究人员表示，这项研究在更精确地探索昼夜节律与人类健康之间的关系方面取得了进展，包括日间光照与昼夜节律时钟相关的睡眠障碍之间的关系。
该研究成人用品在哪里进货的共同通讯作者、新泽西理工学院(New Jersey Institute of Technology)的数学生物学家凯西·迪克曼(Casey Diekman)说:“我们对大脑生物钟的几乎所有了解都来自于对老鼠等夜间活动的啮动物的研究，这使得将这些知识转化为人类的昼夜节律变得复杂。”“这项工作是首次描述了白天活动的哺乳动物SCN复杂的电景观，它强调了与夜间活动动物的显著差异，这可能在调整时钟神经元功能，以适应白天活动物种的特定生物需求方面很重要。”
“我们发现,整个白天/黑夜模式SCN神经元活动的昼夜啮齿动物r . pumilio类似于之前在他观察到的模式物种,”Beatriz Bano-Otalora说co-first该论文的作者之一,生物学家罗伯特·卢卡斯的实验室和曼彻斯特大学的蒂莫西·布朗。“我们还在R. pumilio的SCN神经元行为中发现了以前在夜间物种中从未观察到的独特特征。”
研究小组发现，像夜行性啮齿动物一样，R. pumilio的SCN神经元在白天比在晚上自发放电的速度更快。这种昼/夜节律是SCN发送给大脑其他部分的主要信号，用来传达白天的时间。
“然而，当我们注射电流来抑制这些神经元时，一些细胞在抑制被释放后，在恢复激活之前表现出明显的延迟，”该论文的共同通讯作者、埃克塞特大学的生物学家米诺·贝尔解释说。“这种延迟放电反应不存在于夜间活动的啮齿动物的SCN中，可能会影响R. pumilio时钟神经元对它们从其他细胞接收到的信息的反应。”
为了了解更多，该团队将啮齿动物大脑记录的电压痕迹与一种新开发的数据同化算法结合起来。svz def他们建立了计算模型，模拟产生动作电位的电压门控离子通道的复杂相互作用。模拟表明，一个特定的离子通道，即瞬态a -钾通道的电导率增加，是延迟发射响应的原因。
“增强的电导钾通道,我们的模型昼夜物种指出可能是有利的,”说,该论文的co-first作者马修·Moye博士后研究员Merck & co .)开始开发团队的数据同化算法在新泽西理工大学博士生的数学科学部门。“清醒会导致向SCN发出抑制性行为反馈信号，这在夜行动物中有助于保持SCN夜间放电率低。在白天活动的动物中，这种夜间抑制性反馈是不存在的，所以可能需要增强a型电导来沉默夜间的SCN，并保持整个白天/夜间放电模式。”
团队的研究遵循独立发现Diekman西北大学和他的同事们最近11月15日发表在《国家科学院学报》上,它揭示了基因的作用Tango10生物钟之间的关键环节和生产每日唤醒信号在细胞水平上。迪克曼说，研究R. pumilio神经元的同样的数据同化方法也被用于从果蝇黑腹果蝇的电压轨迹中构建数学模型，最终显示出Tango10基因突变是如何影响日常节律的。
“现在我们有一个强大的工具,从电压跟踪提取信息,我们希望继续与电生理学实验室合作和应用数据同化录音不仅从生物钟神经元,但也从神经元与神经退行性疾病如阿尔茨海默氏症和亨廷顿氏舞蹈症、”Diekman说。