המנגנון הגנטי: כיצד פועלים השעונים הפנימיים שלנו

2024 מְחַבֵּר: Malcolm Clapton | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 03:56

כולם שמעו על השעון הפנימי, אבל מעטים האנשים יודעים איך הם עובדים. שתי קבוצות של מדענים מארצות הברית ביצעו מחקרים רחבי היקף כדי להבין איך השעונים שלנו עובדים ומהי השפעתם על הגוף.

במהלך היום אנו מקשיבים ל"תקתוק" השעון בתוך גופנו. זה זה שמעיר אותנו בבוקר וגורם לנו להרגיש ישנוניים בלילה. הוא זה שמעלה ומוריד את טמפרטורת הגוף שלנו בזמן הנכון, מווסת את ייצור האינסולין והורמונים אחרים.

השעון הפנימי של הגוף, עצם התקתוק שאנו מרגישים, נקרא גם מקצבים צירקדיים.

מקצבים אלו אפילו משפיעים על המחשבות והרגשות שלנו. פסיכולוגים חוקרים את ההשפעות שלהם על המוח האנושי על ידי אילוץ מתנדבים לעבור מבחנים קוגניטיביים בשעות שונות של היום.

התברר שהבוקר הוא הזמן הטוב ביותר לבצע משימות שדורשות מהמוח לבצע ריבוי משימות. אם אתה צריך לשמור כמה שכבות של מידע בראש בבת אחת ולעבד את הנתונים האלה באופן מיידי, כדאי להתחיל לעבוד בתחילת היום. אבל החצי השני של היום מתאים היטב לעיבוד משימות פשוטות ומובנות.

לקצב היממה יש השפעה עצומה גם על הסובלים מדיכאון או הפרעה דו קוטבית. אנשים עם בעיות אלו לא ישנים טוב וחשים דחף לשתות לאורך כל היום. חלק מחולי דמנציה חווים "אפקט שקיעה" מיוחד: בסופו של יום הם הופכים לתוקפניים או אובדים במרחב ובזמן.

"מחזורי שינה ופעילות הם חלק קריטי במחלות נפש", אומרת הודא אקיל, מדעית מוח מאוניברסיטת מישיגן. לכן, מדעני מוח נאבקים להבין כיצד פועלים השעונים הפנימיים שלנו ואיזו השפעה יש להם על המוח שלנו. אבל חוקרים לא יכולים פשוט לפתוח את הגולגולת ולצפות בתאים עובדים מסביב לשעון.

לפני מספר שנים תרמה אוניברסיטת קליפורניה מוחות למחקר, שנשמרו בקפידה לאחר מותם של תורמים. חלקם מתו בשעות הבוקר המוקדמות, אחרים אחר הצהריים או בלילה. ד"ר עקי"ל ועמיתיה החליטו לבדוק האם מוח אחד שונה מאחר והאם ההבדל תלוי ברגע שבו מת התורם.

"אולי הניחוש שלנו ייראה לך פשוט, אבל משום מה אף אחד לא חשב על זה קודם", אומר ד"ר עקי"ל.

היא ועמיתיה בחרו דגימות מוח מ-55 אנשים בריאים שמתו בתאונה פתאומית, כמו תאונת דרכים. מכל מוח לקחו החוקרים דגימות רקמה מאותן אונות שאחראיות על למידה, זיכרון ורגש.

בזמן מוות התורם, גנים בתאי המוח קידמו חלבון באופן פעיל. הודות לעובדה שהמוח נשמר במהירות, מדענים מסוגלים להעריך את פעילות הגנים ברגע המוות.

רוב הגנים שהחוקרים בדקו לא הראו שום דפוס בביצועים שלהם לאורך היום. עם זאת, יותר מ-1,000 גנים מראים מחזור פעילות יומי. המוח של אותם אנשים שמתו באותה שעה ביום הראה את אותם גנים בעבודה.

דפוסי הפעילות היו כמעט זהים, עד כדי כך שניתן היה להשתמש בהם כחותמת זמן. כמעט שלא ניתן היה לטעות בו לקבוע באיזה רגע אדם מת, הודות למדידת הפעילות של הגנים הללו.

לאחר מכן בדקו החוקרים את המוח של אותם תורמים שסבלו מדיכאון קליני. כאן חותמת הזמן לא סתם נפלה: נראה היה שהחולים הללו חיו בגרמניה או ביפן, אבל לא בארצות הברית.

תוצאות העבודה שנעשו פורסמו ב-2013.חוקרים מאוניברסיטת פיטסבורג קיבלו מהם השראה וניסו לשחזר את הניסוי.

"לא יכולנו לחשוב על מחקר כזה לפני כן", אומרת הנוירולוגית קולין מקלונג. ד"ר מקקלנג ועמיתיה הצליחו לבדוק 146 דגימות מוח מתוכנית התורמים של האוניברסיטה. תוצאות הניסוי פורסמו לאחרונה.

אבל הצוות של ד ר מקלנג הצליח לא רק לחזור על תוצאות הניסוי הקודם, אלא גם להשיג נתונים חדשים. הם השוו דפוסים של פעילות גנים במוחם של אנשים צעירים ומבוגרים ומצאו הבדל מסקרן.

מדענים קיוו למצוא תשובה לשאלה: מדוע משתנים המקצבים הצירקדיים של בני האדם ככל שהם מתבגרים? אחרי הכל, ככל שאנשים מתבגרים, הפעילות פוחתת והמקצבים משתנים. ד ר מקלנג גילה שחלק מהגנים שהיו הפעילים ביותר במחזוריות היומית כבר לא היו בשימוש עד גיל 60.

ייתכן שחלק מהאנשים המבוגרים מפסיקים לייצר את החלבון הדרוש לשמירה על השעונים הפנימיים שלהם.

כמו כן, הופתעו החוקרים לגלות שחלק מהגנים נכללו בעבודה יומיומית פעילה רק בגיל מבוגר. "נראה שהמוח מנסה לפצות על כיבוי של גנים מסוימים על ידי עבודתם של אחרים על ידי הפעלת השעון הנוסף", אומר ד"ר מקלנג. אולי היכולת של המוח ליצור מקצבי יממה היא הגנה מפני מחלות ניווניות.

מעבר לשעון פנימי פנוי יכול לשמש רופאים לטיפול בהפרעות בקצב היממה. חוקרים עורכים כעת ניסויים בגנים של בעלי חיים ומנסים להבין כיצד הגנים של השעון הפנימי מופעלים ומכבים.

במילים אחרות, מדענים מקשיבים ל"תקתוק" ורוצים להבין: מה המוח מנסה לומר לנו?