«Без надлежащей синхронизации циркадные часы бесполезны или даже могут быть вредными для организмов», — сказал Патрик Эмери из Медицинской школы Массачусетского университета. «Кроме того, большинству организмов приходится обнаруживать изменения продолжительности дня, чтобы адаптировать свои ритмы к сезонам.«Наша работа ясно показывает, что свет обнаруживается отдельными нейронами, которые затем взаимодействуют друг с другом, чтобы правильно определить фазу циркадного поведения», — добавил он. «Это подчеркивает важность нейронного взаимодействия в генерации правильно фазированных циркадных ритмов».В мозге плодовых мушек дрозофилы примерно 150 циркадных нейронов, объяснили Эмери и соавтор Юн Чжан, включая небольшую группу утренних осцилляторов, которые способствуют активности в начале дня, и другую группу вечерних осцилляторов, которые способствуют активности позже.
Утренние осцилляторы также задают темп молекулярных ритмов в других частях мозга и, следовательно, фазу циркадного поведения. Ученые думали, что они сделали это, в значительной степени полагаясь на свою собственную чувствительность к свету — то, что Эмери называет «клеточно-автономной фоторецепцией». Действительно, эти клетки действительно экспрессируют специальный фоторецептор криптохрома (CRY) плодовых мушек. Но недавние данные свидетельствуют о том, что чего-то не хватало в этой простой точке зрения.
В новом исследовании исследователи манипулировали способностью CRY функционировать через другой компонент часов, известный как JET (сокращение от Jetlag), в различных циркадных нейронах и наблюдали, что происходит. Исследования показывают, что обнаружения света утренними осцилляторами недостаточно, чтобы мухи могли вовремя заниматься своими делами. Им тоже нужны вечерние осцилляторы.
Роль JET также больше, чем ожидалось. Помимо возможности клеточно-автономного восприятия света, белок также позволяет отдельным циркадным нейронам быстро общаться друг с другом после воздействия света, хотя исследователи еще не знают, как это сделать.Новая модель также предполагает, что у мух и млекопитающих больше общего, чем предполагалось, когда дело доходит до синхронизации их деятельности с солнцем, говорят исследователи.
У млекопитающих определенные нейроны циркадного водителя ритма мозга (известного как супрахиазматическое ядро или SCN) получают световой сигнал от сетчатки. Затем эти клетки связываются с нейронами, задающими ритм, которые сбрасывают циркадную сеть в целом.