Mekanisme genetik: cara jam dalaman kita berfungsi

2024 Pengarang: Malcolm Clapton | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 04:06

Semua orang pernah mendengar tentang jam dalaman, tetapi hanya sedikit orang yang tahu cara ia berfungsi. Dua kumpulan saintis dari Amerika Syarikat telah menjalankan kajian berskala besar untuk memahami cara jam kita berfungsi dan apakah kesannya pada badan.

Sepanjang hari, kita mendengar "detik" jam di dalam badan kita. Inilah yang membangunkan kita pada waktu pagi dan membuatkan kita berasa mengantuk pada waktu malam. Ialah yang menaikkan dan menurunkan suhu badan kita pada masa yang sesuai, mengawal pengeluaran insulin dan hormon lain.

Jam dalaman badan, yang sangat berdetik yang kita rasa, juga dipanggil irama sirkadian.

Irama ini juga mempengaruhi pemikiran dan perasaan kita. Pakar psikologi mengkaji kesannya pada otak manusia dengan memaksa sukarelawan untuk mengambil ujian kognitif pada masa yang berbeza dalam sehari.

Ternyata pagi itu adalah waktu terbaik untuk melakukan tugasan yang memerlukan otak untuk melakukan multitask. Jika anda perlu menyimpan beberapa lapisan maklumat dalam kepala anda sekali gus dan memproses data ini dengan segera, anda harus mula bekerja pada awal hari. Tetapi separuh kedua hari itu sangat sesuai untuk memproses tugas yang mudah dan mudah difahami.

Irama sirkadian mempunyai kesan yang besar kepada mereka yang mengalami kemurungan atau gangguan bipolar juga. Orang yang mengalami masalah ini tidak dapat tidur dengan nyenyak dan merasakan keinginan untuk minum sepanjang hari. Sesetengah pesakit demensia mengalami "kesan matahari terbenam" yang istimewa: pada penghujung hari mereka menjadi agresif atau hilang dalam ruang dan masa.

"Tidur dan kitaran aktiviti adalah bahagian kritikal penyakit mental," kata Huda Akil, ahli sains saraf di Universiti Michigan. Oleh itu, ahli sains saraf sedang bergelut untuk memahami cara jam dalaman kita berfungsi dan kesannya pada otak kita. Tetapi penyelidik tidak boleh hanya membuka tengkorak dan melihat sel bekerja sepanjang masa.

Beberapa tahun yang lalu, Universiti California menderma otak untuk penyelidikan, yang dipelihara dengan teliti selepas kematian penderma. Sebahagian daripada mereka mati pada awal pagi, yang lain pada sebelah petang atau malam. Dr. Akil dan rakan-rakannya memutuskan untuk mengkaji sama ada satu otak berbeza daripada yang lain dan sama ada perbezaannya bergantung pada saat penderma meninggal dunia.

"Mungkin tekaan kami kelihatan mudah bagi anda, tetapi atas sebab tertentu tiada siapa yang memikirkannya sebelum ini," kata Dr. Akil.

Dia dan rakan sekerjanya memilih spesimen otak daripada 55 orang sihat yang meninggal dunia dalam kemalangan mengejut, seperti kemalangan kereta. Dari setiap otak, para penyelidik mengambil sampel tisu dari lobus yang bertanggungjawab untuk pembelajaran, ingatan dan emosi.

Pada masa kematian penderma, gen dalam sel otak secara aktif mengekod protein. Terima kasih kepada fakta bahawa otak telah dipelihara dengan cepat, saintis dapat menilai aktiviti gen pada saat kematian.

Kebanyakan gen yang diuji oleh penyelidik tidak menunjukkan sebarang corak dalam prestasi mereka sepanjang hari. Walau bagaimanapun, lebih daripada 1,000 gen menunjukkan kitaran aktiviti harian. Otak orang-orang yang meninggal dunia pada masa yang sama menunjukkan gen yang sama di tempat kerja.

Corak aktiviti adalah hampir sama, sehinggakan ia boleh digunakan sebagai cap masa. Hampir tidak dapat disangkal untuk menentukan pada saat seseorang itu mati, berkat pengukuran aktiviti gen ini.

Kemudian para penyelidik menguji otak penderma yang mengalami kemurungan klinikal. Di sini setem masa bukan sahaja dirobohkan: nampaknya pesakit ini tinggal sama ada di Jerman atau di Jepun, tetapi tidak di Amerika Syarikat.

Hasil kerja yang dilakukan telah diterbitkan pada tahun 2013. Penyelidik di Universiti Pittsburgh telah diilhamkan oleh mereka dan cuba menghasilkan semula eksperimen itu.

"Kami tidak dapat memikirkan kajian seperti ini sebelum ini," kata pakar neurologi Colleen McClung. Dr. McKlang dan rakan-rakannya dapat menguji 146 spesimen otak daripada program penderma universiti. Keputusan percubaan telah diterbitkan baru-baru ini.

Tetapi pasukan Dr. McClang bukan sahaja dapat mengulangi keputusan percubaan sebelumnya, tetapi juga untuk mendapatkan data baru. Mereka membandingkan corak aktiviti gen dalam otak orang muda dan orang tua dan mendapati perbezaan yang menarik.

Para saintis berharap dapat mencari jawapan kepada soalan: mengapa irama sirkadian manusia berubah apabila mereka berumur? Lagipun, apabila orang semakin tua, aktiviti berkurangan dan irama berubah. Dr. McClang mendapati bahawa beberapa gen yang paling aktif dalam kitaran harian tidak lagi digunakan pada usia 60 tahun.

Ada kemungkinan bahawa sesetengah orang yang lebih tua berhenti menghasilkan protein yang diperlukan untuk memastikan jam dalaman mereka berjalan.

Juga, para penyelidik terkejut mendapati bahawa beberapa gen dimasukkan ke dalam kerja harian yang aktif hanya pada usia tua. "Nampaknya otak cuba mengimbangi penutupan beberapa gen oleh kerja orang lain dengan mengaktifkan jam tambahan," kata Dr. McClang. Mungkin keupayaan otak untuk mencipta irama sirkadian simpanan adalah pertahanan terhadap penyakit neurodegeneratif.

Beralih kepada jam dalaman ganti boleh digunakan oleh doktor untuk merawat gangguan irama sirkadian. Penyelidik kini sedang bereksperimen dengan gen haiwan dan cuba memahami bagaimana gen jam dalaman diaktifkan dan dimatikan.

Dalam erti kata lain, saintis mendengar "berdetik" dan ingin memahami: apa yang otak cuba beritahu kita?