Биологические часы дневных и ночных зверей отличаются по нейронному устройству

10.09.2016

Самое наглядное проявление биологических ритмов - это чередование сна и бодрствования: с приближением ночи наши внутренние часы напоминают нам, что пора спать, а утром, подчиняясь тому же часовому механизму, мы просыпаемся. Однако есть животные, которые не спят, наоборот, в темное время суток, и день для них - время отдыха, как для нас ночь. Как получается, что одна и та же система циркадных ритмов способна отдавать противоположные команды?

Главной деталью во внутренних часах служит так называемое супрахиазмальное, или супрахиазматическое ядро - особая область в гипоталамусе. Супрахиазматическое ядро генерирует циркадные ритмы, управляет уровнем гормонов, от которых зависят циклы сна и бодрствования, и синхронизирует работу всех прочих "часовых отделов" в тканях и органах.

Очевидно, наши внутренние ритмы должны как-то сверяться с тем, что происходит снаружи, и само ядро получает информацию о том, день на дворе или ночь, от фоточувствительных ганглионарных клеток сетчатки. От прочих ганглионарных клеток они отличаются как раз тем, что могут чувствовать свет, причем преимущественно в синей области спектра. Напомним, что фоточувствительными клетками в сетчатке являются палочки и колбочки, а ганглионарные клетки проводят сигнал, поступающий от них. Но фоточувствительные ганглионарные клетки оказались особенными - они, как мы только что сказали, могут сами воспринимать свет, и связаны с супрахиазматическим ядром. Считается, что именно с помощью них ядро ориентируется во времени суток.

Раньше полагали, что различия в системе биологических часов начинаются после супрахиазматического ядра - якобы после него есть некий переключатель, который, приняв сигнал от ядра, интерпретирует его по-разному у дневных и ночных животных: ночной импульс превращается в команду "спать" у дневных и в команду "не спать" у ночных. Однако такой переключатель, который стоял бы после супрахиазматического ядра, так и не нашли - очевидно, потому, что он в действительности находится перед ним.

Цюнь-Юн Чжоу (Qun-Yong Zhou) и его коллеги из Калифорнийского университета в Ирвайне пишут в статье в Molecular Brain, что решающая роль тут принадлежит тем самым фоточувствительным ганглионарным клеткам сетчатки, про которые все думали, что их задача - только лишь передавать информацию в ядро. Сравнивая, как устроены нейронные механизмы, контролирующие сон и бодрствование у обезьян и мышей, исследователи заметили в мозге у тех и других два конкурирующих часовых центра.

У мышей "утренний" сигнал от клеток сетчатки (которые, напомним, особо чувствительны с синему свету) идет к супрахиазмальному ядру, где и превращается в команду "спать". Но фоторецепторные клетки сетчатки связаны не только с ядром, они также посылают сигнал в структуру среднего мозга под названием верхнее двухолмие, и у обезьян "бодрящие" сигналы верхнего двухолмия преодолевают сонные импульсы супрахиазматического ядра.

<< Назад: Планшет нового типа от Lenovo 11.09.2016

>> Вперед: Портативный аккумулятор Asus ZenPower Max 10.09.2016

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Фантомные изображения молекул 19.12.2020 Инженеры и ученые из Национальной лаборатории Брукхейвена спроектировали и создали новый рентгеновский микроскоп, который использует в своих интересах странные особенности таинственного мира квантовой физики. Благодаря этому новый микроскоп позволяет получать "фантомные изображения" биомолекул в высочайшей разрешающей способности, подвергая их более низкой дозе губительного излучения. Рентгеновские микроскопы являются весьма полезными инструментами, когда дело касается получения снимков в высоком разрешении различных молекул, материалов и т.п. Однако, достаточно высокий уровень жесткого рентгеновского излучения обычно наносит ущерб и является губительным для исследуемых образцов, если этими образцами являются вирусы, бактерии и клетки живых тканей. Уменьшение дозы излучения является одним из путей решения данной проблемы, но нежелательным побочным эффектом от этого является снижение разрешающей способности снимков. В традиционных рентгеновских микроскопах используется один луч фотонов, который проходит сквозь исследуемый образец и попадает на расположенный ниже датчик. В новом квантовом микроскопе луч рентгена разделается на два луча и через образец проходит ровно половина дозы излучения. И, тем не менее, в измерениях и в процессе формирования изображения принимают участие оба луча, связанные при помощи "призрачного" явления квантовой запутанности, которое в свое время поразило даже Альберта Эйнштейна. Квантовая запутанность заключается в создании квантовой связи между двумя частицами. При этом, невидимая сила этой связи столь сильна, что изменение состояния одной из частиц моментально приведет к аналогичному изменению состояния второй связанной частицы, несмотря на разделяющее их расстояние, которое может быть сколь угодно большим. Этот эффект подразумевает, что квантовая информация может передаваться со скоростью, превышающей во много раз скорость света, и это было причиной, почему Эйнштейн достаточно долго не мог поверить и принять явление квантовой запутанности. В расщепителе луча одновременно производятся пары запутанных фотонов. Один из лучей, как обычно, проходит через образец и доставляет информацию к первому датчику. Но квантовая запутанность заставляет фотоны второго луча также изменить свое состояние не входя в контакт с образцом, таким образом, второй луч также становится носителем дополнительной информации об образце, которая извлекается при помощи второго датчика. Процесс такой съемки называется "фантомной съемкой" и до последнего времени он был реализован только при помощи фотонов видимого света. Некоторые инженерные и научные решения позволили адаптировать этот метод к рентгеновскому излучению и теперь при помощи нового микроскопа можно делать снимки биологических образцов, размерами менее 10 нанометров, не разрушая их хрупкой структуры.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025