نقشه برداری ازمدار ساعت داخلی بدن

 4 مه 2016- پژوهشگران اطلاعات جدیدی در مورد ساختارعصبی کنترل کننده ی خواب، عادات  غذایی، هورمونها  و ... یافتند.

 هسته ی سوپراکیاسماتیک یا SCNمرکز کنترل ژنتیکی درونی بدن ما است. هسته ی SCNمرکز کنترل ریتم شبانه روزی است که همه ی چیز را در بدن شامل می شود از خواب تا گرسنگی، حساسیت به انسولین، میزان ترشح هورمونها، درجه ی حرارت بدن، چرخه سلولی و....

قبل از دادن نوروتوکسین (سمت چپ) ، هسته ی SCN  بصورت هماهنگ نوسان می کند. پس از دادن  نوروتوکسین (سمت راست) نورونهای موجود در  SCNبصورت تصادفی به نوسان می پردازند.

 تاکنون هسته ی سوپراکیاسماتیک یا SCNبه طور گسترده مورد مطالعه قرارگرفته است اما ساختار شبکه ی عصبی آن همچنان بصورت  یک راز باقی مانده است.

 حال محققان دانشکده ی مهندسی و علوم کاربردی جان پالسون در هاروارد(SEAS) و محققان دانشگاه کالیفرنیا و دانشگاه واشنگتن برای اولین بار نشان دادند که چگونه نورونهای موجود در SCNبا یکدیگر  ارتباط دارند. این یافته ها، اطلاعات ارزشمندی در مورد این ناحیه ی حیاتی از مغز در اختیار دانشمندان قرار داد.

 درک این ساختار و بررسی پاسخ آن به اختلال برای مقابله با بیماریهایی مانند دیابت و اختلال استرس پس از سانحه، مهم است. محققان همچنین دریافتند که اختلال در این ریتم نوسانی مانند برنامه ی کار شیفتی یا قرار گرفتن در معرض نور آبی در شب می تواند بر سلامت کلی فرد تأثیرات منفی برجا گذارد.

محققان اخیراً نتایج این تحقیقات را در مجله ی PNASیا مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر کردند.

 نویسنده ی اول این مقاله و فارغ تحصیل  SEAS، جان هابیل می گوید: درک ساختار SCNبسیارچالش  برانگیز بود زیرا این ناحیه شامل 20 هزار سلول عصبی است که هر یک نه تنها دارای نوسانات شبانه روزی خودکار مخصوص به خود هستند بلکه همچنین با سایر نورونها برای حفظ ارتباطات و فازهای طولانی پایدار درتماس می باشند، ما توانستیم اطلاعاتی را که سلولها با هم  به اشتراک می گذارند، کشف کنیم.

 هسته ی SCNمانند یک مغز مینیاتوری است با دو نیمکره که در داخل هیپوتالاموس قرار دارد. این ناحیه نشانه های نورانی را از شبکیه دریافت می کند و از این اطلاعات برای پیگیری زمان و تنظیم مجدد آن در صورت نیاز استفاده می نماید. هنگامیکه SCNبصورت صحیح عمل کند، نورونهای داخل هر  نیمکره در الگویی هماهنگ نوسان می کنند، به منظور درک ساختار این شبکه، جان هابیل و گروهش  مجبور به ایجاد اختلال در این الگوی نوسانی شدند.

آنها از یک نوروتوکسین قوی که در بادکنک ماهی(pufferfish) وجود دارد، برای ایجاد ناهماهنگی در نورونها درهر نیمکره استفاده کردند. استفاده از این سم سبب تبدیل نوسانات پالسی ثابت به ضربه های منقطع و ناهنجار گردید. محققان سپس سم را از محیط خارج کرده و مشاهده  نمودند که این شبکه  مجددا ارتباطات خود را ایجاد می نماید. محققان از تئوری اطلاعات (information amongst) برای کشف  سلولهایی که برای  برقراری مجدد هماهنگی در کل شبکه فعالیت می کنند، استفاده کردند.

 Abelمی گوید: این کار مانند تلاش برای پی بردن به دوستی افراد در یک گروه، بدون دسترسی به تماس های تلفنی یا پیام های متنی افراد است، در یک گروه بزرگ از افراد شما ممکن است نتوانید بگویید که چه کسانی با یکدیگر دوست و در تماس می باشند اما در یک گروه معین و خاص در یک مهمانی، شما   احتمالاً می توانید از روی رفتارهای مشابه، افرادی را که با هم دوست هستند، شناسایی کنید.

 با مشاهده ی SCNدر رزولوشن تک سلولی، Abelو گروهش توانستند گروهی از سلولهای عصبی را که با یکدیگر بسیار دوست و نزدیک هستند درهر نیمکره شناسایی کنند. این گروه از سلولها اطلاعات زیادی را در طی هماهنگ سازی مجدد با هم به اشتراک می گذارند. آنها همچنین ارتباطات فشرده ای را بین هر نیمکره مشاهده کردند. نورونهایی که خارج از این کانونهای مرکزی وجود داشتند یعنی در ناحیه ی پوسته، رفتاری بیشتر شبیه به آشنایان داشتند نه دوستان صمیمی و اطلاعات کمی را در میان خود به اشتراک می گذاشتند.

Abelمی گوید: ما متعجب شدیم که در قسمت پوسته، مجموعه ای از نورونهایی که از نظر ارتباطی  کارآیی داشته باشند، مشاهده نمی شود. ما دریافتیم که قرار گرفتن درمعرض یک روز مصنوعی طولانی ، می تواند SCNرا به دو خوشه ی فازی پوسته ای و هسته ای که بصورت غیرهماهنگی نسبت به هم نوسان می کنند، تقسیم  کند.

 ما تصور می کردیم که نورونهای موجود در پوسته ی SCNبا یکدیگر برای همگام سازی نوسان ارتباط برقرار می کنند اما تحقیقات اخیر نشان داد که phase clusteringدر پوسته در واقع توسط سلولهای  عصبی  ناحیه ی هسته  ایجاد می شود.

 در تحقیقات قبلی گفته شده بود که هسته ی SCNفقط به دلیل نقش آَن در دریافت نشانه های نوری از شبکیه غالب است اما Abelوهمکارانش با مختل کردن ریتم شبانه روزی بوسیله ی نوروتوکسین  دریافتند  که هسته  نقش  کلیدی  را در برقراری هماهنگی  در نوسان مجدد  حتی بدون دریافت  سیگنالهای نوری بازی می کند.

 پرفسور Doyleمی گوید: درطی  15 سال گذشته، گروه ما به مطالعه ی مکانیسم های کنترلی پیچیده ی تولید ریتم های شبانه روزی قوی در مغز مشغول  بوده اند، این تحقیق ما را یک قدم به مهندسی معکوس  این پارادیم از طریق روش نمودن توپولوژی ارتباطات میان سلولهای عصبی نزدیک کرد و اهمیت دیدگاه سیستمی را به ارتباط  ژنها با سلولها در بافت SCNنشان داد.

 منبع:www.medicalnewstoday.com/releases/309871.php