«Это исследование использует в своих интересах сильную образцовую систему циркадной сети часов мухи, чтобы продемонстрировать, как температурные указания от окружающей среды используются, чтобы управлять временем и продолжительностью сна», сказали Джанет Хэ, доктор философии, директор программы, NINDS.Циркадные часы – фундаментальный процесс, найденный в почти каждом живом организме, который координирует поведение сна с изменениями в окружающей среде.
Связь между легким/темным циклом и началом сна хорошо признана; однако, изменения в температуре также, кажется, затрагивают режимы сна в людях.«Часы, обнаруженные у мух больше чем 30 лет назад, являются по существу тем же самым найденным в человеческом мозгу», сказал Ори Схафер, доктор философии, адъюнкт-профессор в Мичиганском университете, Анн-Арбор и ведущий автор этого исследования. «Циркадные исследования часов – красивые примеры того, как у мухи есть важные вещи сказать нам о том, как наши тела работают».
При помощи специального флуоресцентного белка, который изменяется от зеленого до красного, когда нейроны стреляют, доктор Шейфр и его команда следили за деятельностью различных частей циркадных часов мозга мухи, в то время как они увеличили или уменьшили окружающую температуру. К их удивлению звонила область в циркадных часах мозга мухи, DN1p увеличил свою деятельность, когда охлаждено и стал менее активным, когда нагрето.«Мы знали, что свет волнует циркадные часы в целом и что свет и тепло, как правило, увеличиваются в то же время, таким образом, это было абсолютно неожиданно, чтобы найти область часов, которые увеличили его деятельность в ответ на охлаждение», сказал доктор Шейфр.
Как испытано любым, кто путешествовал через часовые пояса, циркадные часы могут «перезагружаться» со временем в ответ на новые циклы дня/света. Часы мух могут быть переобучены к новым циклам или света или температуры, таким образом, доктор Шейфр и его коллеги затем смотрели на то, вовлечен ли DN1p в сброс часов к новому циклу нагревания/охлаждения.Поскольку нейроны DN1p, как думают, являются продвижением сна, исследователи заблокировали свою деятельность или устранили их генетически. Оба затронули способность мух переобучить их цикл сна в ответ на изменения в температуре, подчеркнув важность DN1p для контроля поведения сна.
«Поскольку тела мух прозрачные, их нейроны часов могут ответить на свет непосредственно», сказал доктор Шейфр. «Мы затем спросили, потребовала ли температура, обработанная таким же образом или, внешних органов».У мух температура могла быть ощущена непосредственно нейронами в мозгу или через импульсы нерва от сенсорных органов в теле.
Чтобы различать эти два, следователи, которыми генетически управляют или физически, удалили сенсорные органы и нашли, что нейроны DN1p больше не отвечали на изменения в температуре. Это означало, что часы интерпретируют температурные сигналы от тела вместо того, чтобы ощутить изменения температуры непосредственно.
Циркадные часы более крупных животных и людей также чувствительны к изменениям в температуре, и из-за их большего размера, потребовали бы входа от внешних сенсорных органов. То, что, несмотря на его небольшой размер, часы мухи также полагаются на температурные датчики вне мозга, предполагает, что результаты этого исследования могли иметь широкие последствия в контроле сна в людях.
Финансирование для этого исследования было обеспечено NINDS (NS077933), Национальный научный фонд и Фонд Рака Дэймона Раньона.