В мозгу гены часов особенно активны в так называемом супрахиазматическом ядре. Он находится чуть выше точки пересечения зрительных нервов и посылает в мозг сигналы об уровне окружающего света. Супрахиазматическое ядро регулирует ритм ряда других областей тела, включая мозжечок и кору головного мозга.
Однако эти три области мозга напрямую не связаны нейронами — это факт и послужил поводом для исследования в Копенгагенском университете. Исследование было опубликовано в журнале «Нейроэндокринология».
Используя крыс, они продемонстрировали, что циркадный ритм контролируется с помощью сигнальных агентов в крови, таких как гормон стресса кортикостерон. У людей этот гормон известен как кортизол, и хотя ритм сна у крыс противоположен нашему, у нас в основном одинаковая гормональная система.
В исследовании с использованием гормона стресса кортикостерона исследователи удалили супрахиазматическое ядро у ряда крыс. Как и следовало ожидать, это убрало циркадный ритм животных. Помимо прочего, температура тела и уровень активности крыс перешли от циркадных колебаний к более постоянному состоянию. То же самое можно сказать и о ритмическом производстве гормонов.
Однако циркадный ритм мозжечка был восстановлен, когда крысам впоследствии имплантировали специальный программируемый микронасос, обычно используемый для дозирования лекарственных средств в определенных количествах. В этом случае исследователи использовали насос, чтобы давать тщательно дозированные дозы кортикостерона в разное время дня и ночи, аналогично естественному ритму животных.
«Никто раньше не использовал эти насосы для чего-либо подобного. Технически, мы были на что-то совершенно новом », — говорит Мартин Фреденсборг Рат, автор исследования.
По этой причине исследователи провели большую часть года, выполняя большое количество контрольных тестов, чтобы убедиться, что новый метод был действителен. С добавкой искусственного кортикостерона ученые снова смогли определить ритмическую активность генов часов в мозжечке крыс, хотя их супрахиазматическое ядро было удалено.
«Это чрезвычайно интересно с научной точки зрения, потому что это означает, что у нас есть две системы — нервная система и гормональная система, которые прекрасно общаются и влияют друг на друга. Все в рамках довольно жесткой 24-часовой программы», — говорит Мартин Фреденсборг Рат.
Исследователи объяснили, что в последние годы все больше внимание уделяется научным исследованиям по генам часов. Одна из причин — в том, что предыдущие исследования по генам часов обнаружили связь между депрессией и нарушениями циркадных ритмов организма. С результатами последних испытаний и новым методом в наборе инструментов, следующий шаг исследователей состоит в том, чтобы аналогичным образом изучить другие ритмические гормоны, включая гормоны из щитовидной железы.