Согласно первому в своем роде исследованию, проведенному учеными из Медицинской школы Питтсбурга, исследование тысяч генов из почти 150 человеческих мозгов показывает циркадный ритм изменения активности генов с возрастом. Результаты, опубликованные сегодня онлайн в Proceedings of the National Academy of Sciences, также предполагают, что новые биологические часы начинают тикать только в более старом мозге.
24-часовой циркадный ритм контролирует почти все процессы мозга и тела, такие как цикл сна / бодрствования, метаболизм, бдительность и когнитивные способности, сказала старший исследователь Коллин МакКланг, доктор философии.D., доцент кафедры психиатрии Медицинской школы Питта. Эти модели повседневной активности регулируются определенными генами, которые обнаружены почти во всех клетках, но редко изучались в человеческом мозге.
"Исследования показали, что пожилые люди, как правило, лучше выполняют сложные когнитивные задачи утром и становятся хуже в течение дня," Доктор. Макклунг сказал. "Мы также знаем, что циркадный ритм изменяется с возрастом, что приводит к более раннему пробуждению утром, меньшему количеству часов сна и менее устойчивым температурным ритмам тела."
Кроме того, наличие генных изменений или "молекулярное старение" в мозге ранее было показано старшим соисследователем Этьеном Сибилле, Ph.D., ранее был профессором психиатрии в Медицинской школе Питта, а теперь заведующим кафедрой семьи Кэмпбелл по клинической неврологии в Центре наркологии и психического здоровья Университета Торонто. Обе команды решили изучить влияние нормального старения на молекулярные ритмы в префронтальной коре головного мозга человека, области мозга, участвующей в обучении, памяти и других аспектах когнитивной деятельности.
Команда исследовала образцы мозга 146 человек, не имевших в анамнезе психического здоровья или неврологических проблем, чьи семьи пожертвовали свои останки для медицинских исследований и для которых было известно время смерти. Они классифицировали мозг в зависимости от того, принадлежит ли он человеку моложе 40 лет или старше 60 лет, и использовали недавно разработанный статистический метод для анализа двух образцов ткани из префронтальной коры на предмет ритмической активности или экспрессии тысяч генов.
Используя информацию о времени смерти, они идентифицировали 235 основных генов, которые составляют молекулярные часы в этой части мозга.
"Как мы и ожидали, у молодых людей такой же суточный ритм присутствовал во всех классических генах «часов»," Доктор. Макклунг сказал. "Но у пожилых людей наблюдалась потеря ритма во многих из этих генов, что могло бы объяснить некоторые изменения, происходящие во сне, познании и настроении в более позднем возрасте."
К своему удивлению, команда также обнаружила набор генов, которые приобрели ритмичность у пожилых людей.
Эта информация в конечном итоге может быть полезна при разработке методов лечения когнитивных проблем и проблем со сном, которые могут возникнуть с возрастом, а также для возможного лечения "закат," состояние, при котором пожилые люди с деменцией становятся возбужденными, сбитыми с толку и тревожными по вечерам.
"Поскольку депрессия связана с ускоренным молекулярным старением и нарушением распорядка дня, эти результаты также могут пролить свет на молекулярные изменения, происходящие у взрослых с депрессией," сказал доктор. Сибилла.
На следующих этапах исследователи изучат функцию генов циркадных ритмов мозга на лабораторных и животных моделях, а также выяснят, изменились ли они у людей с психическими или неврологическими заболеваниями.