כל בעלי החיים, כולל בני האדם, נתונים למקצבים יומיומיים בפעילותם ובשינה, ברעב, בחילוף החומרים וברבייה. המערכת המווסתת את המקצבים הביולוגיים הללו ידועה בשם השעון הצירקדי. הוא שולט בכל התהליכים בגוף תוך פרק זמן של 24 שעות.
אצל בעלי חוליות, השעון "המאסטר" נמצא במוח באזור הנקרא הגרעין העל-כיאסמטי (SCN). אזור מוחי זה אחראי על ויסות וסנכרון מקצבים לא רק במוח אלא גם שולט בשעונים אחרים ברקמות בכל הגוף. חשוב שהקצבים הגופניים שלנו יתפקדו בצורה מתואמת, אחרת שיבושים במערכת זו עלולים לגרום להפרעות שינה והפרעות מטבוליות.
מאמר חדש ב-Nature Communications
במחקר שפורסם כעת בכתב העת Nature Communications, צוות חוקרים מאוניברסיטת וירצבורג (גרמניה), אוניברסיטת נבאדה, רינו (ארה"ב) ואוניברסיטת אוקאיאמה (יפן) יצר את המפה השלמה הראשונה של השעון הצירקדי במוח של הזבוב תסיסנית. ד"ר הכירו את זנדוואלה, ראש קבוצה, ונילס ריינהרד, סטודנט לדוקטורט (מעבדה של שרלוט פורסטר ודירק ריגר) במחלקה לנוירוביולוגיה וגנטיקה באוניברסיטת וירצבורג, נטלו את ההובלה בעבודה זו.
"בבעלי חוליות, ישנם כ-20,000 נוירונים המרכיבים את השעון הראשי. בהתחשב במספר הגדול הזה של תאים, וכמה קשרים הם יוצרים בתוך המוח, הבנת האינטראקציות והתפקוד של רשת השעונים היא מסובכת", מסבירה פגוש את זנדוואלה. בתור הרציונל להמשך פרויקט המחקר הזה בזבוב. כדי לטפל במורכבות כזו בקנה מידה קטן יותר, מדענים משתמשים במודלים של אורגניזמים שמוחותיהם מופו, כמו הזבוב, עם כ-140,000 נוירונים.
מפה של כל הקשרים במוח הזבוב
עֲבוּר תסיסניתקונסורציום מחקר בינלאומי פרסם לאחרונה מפה של כל הקשרים בין כל הנוירונים במוח הזבוב – מה שנקרא קונקטום.
משאב גישה פתוח זה מספק כלים לגילויים חדשים במדעי המוח, ובמיוחד לקידום ההבנה שלנו לגבי מנגנונים כמו השעון הצירקדי".
ד"ר הכירו את Zandawala, ראש קבוצה, אוניברסיטת וירצבורג
יחד, הצוות השתמש כעת בקונקנום המוח הזה כדי למצוא את כל הנוירונים המרכיבים את השעון הצירקדי של זבוב. התוצאה: "השעון הצירקדי ב- תסיסנית המוח מורכב מ-240 נוירונים לפחות, שהם משמעותית יותר מההערכה המקורית של 150. חלק מנוירוני השעון החדשים שזוהו גם מראים מאפיינים שהיו ידועים במקור רק מנוירוני שעון בבעלי חוליות. משמעות הדבר היא שמנגנוני השעון דומים הרבה יותר בין חולייתנים וחרקים ממה שהניחו בעבר", אומר נילס ריינהרד. הזמינות של מערך נתונים מקיף זה אפשרה לחוקרים לזהות עוד סוגים ספציפיים של נוירוני שעון שמתפקדים יחד ומתאמים תקשורת בתוך רשת שעונים.
בסיס לגישות טיפוליות עתידיות
נוירונים ברשת השעונים מעבירים את מידע הזמן לאזורי מוח אחרים התומכים בלמידה וזיכרון, ניווט, שליטה מוטורית וייצור ושחרור הורמונים. לאחר שהקימו את רשת השעונים, החוקרים יכולים כעת להתחקות אחר מסלולים אלה כדי לקבוע כיצד מתואמות התנהגויות קצביות כמו האכלה, שינה ורבייה, כמו גם שחרור הורמונים.
מיפוי מפורט זה של ה תסיסנית רשת שעונים לא רק מרחיבה את ההבנה שלנו כיצד נוצרים מקצבים יומיומיים, אלא גם מספקת בסיס לחקר חוסר ויסות צירקדי הקשור למצבים בריאותיים כגון הפרעות שינה ומחלות מטבוליות. "תוצאות אלו נותנות לנו מסגרת מפורטת כדי להבין כיצד המוח שולט במחזורים היומיומיים. הן מספקות את הבסיס לגישות טיפוליות עתידיות לטיפול בבעיות בריאות צירקדיות", אומר זנדוואלה.
