科学家发现动物大脑微调昼夜行为节律的原理

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我们的身体和行为似乎常常有自己的节奏。为什么我们每天都在同一时间上厕所?为什么我们不能在合适的时间入睡,感觉到不对劲?昼夜节律是一种幕后力量,它塑造了我们的许多行为和健康。日本金泽大学的Michihiro mieda和他的团队正在研究大脑昼夜节律控制中心如何调节行为。

科学家发现动物大脑微调昼夜行为节律的原理-第1张图片-IT新视野

研究人员报道,大脑昼夜节律控制中心的加压素神经元对调节该中心分子钟的输出时间至关重要,因此它们也是昼夜节律行为。

这个被称为高裂核的控制中心,包含许多类型的神经元,它们利用GABA分子来传递信号,但是对于每种类型的神经元如何促进我们的身体节奏知之甚少。在他们最新的研究中,研究人员将重点放在产生精氨酸加压素(一种调节肾功能和血压的激素)的GABA神经元上。研究小组最近发现精氨酸加压素也参与调节大脑中SCN产生的节律。

为了研究这些神经元的功能,研究人员首先创造了一种特殊的小鼠,在这种小鼠中,产生加压素的SCN神经元只删除了神经元间GABA信号传递所需的一个基因,这种蛋白质使GABA在被发送到其他神经元之前能够被包装,没有一个加压素神经元能产生任何GABA信号。

这意味着这些神经元不能再使用GABA与节律控制中心的其他部分进行通信。表面上看,结果很简单。与对照组相比,这些小鼠的清醒活动时间更长,即活动开始早,活动结束晚。

那么,神经元中缺少包装基因会破坏分子钟信号吗?其实,现实并不是那么简单。仔细研究表明,分子钟的进展是正确的。那么,发生了什么?

研究人员利用钙成像技术检测加压素神经元的时钟节律,发现尽管活动节律与对照组小鼠的行为时间相匹配,但在加压素神经元GABA传递缺失的小鼠中,这种关系被破坏。相比之下,修饰小鼠SCN输出的节律,即SCN神经元的电活动与它们的行为具有相同的不规则节律。

研究表明,在分子钟的约束下,上核加压素神经元的GABA信号有助于确定行为时间。

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