O reloxo do cerebro

Contido

• Durmir lecturas esenciais
• Os pros e os contras de durmir coas túas mascotas

Cantas veces ao día comproba a hora? As estimacións son que as persoas de entre 18 e 34 anos consultan o reloxo entre 50 e 74 veces ao día. Manterse sincronizado é esencial para calquera sistema complexo; xa sexa unha máquina, unha organización social ou un sistema de transporte, o caos estouparía se os intrincados procesos implicados non fosen coordinados precisamente no tempo. Os nosos corpos están estritamente regulados pola hora do día e o cerebro é quizais o órgano máis axustado á hora do día, cos seus ciclos rítmicos de sono e vixilia.

Como todos sabemos por mor da privación de sono ou o jet lag, cando os reloxos do noso corpo están fóra de servizo, a nosa función mental falla. Novas investigacións aparecen esta semana na revista Ciencia descubre que o cerebro ten un número sorprendente de reloxos, centos de billóns deles, ¡sinapses!

As sinapsis son o principal mecanismo de comunicación nas redes neuronais. Estes puntos microscópicos de comunicación entre as neuronas envían sinais liberando neurotransmisores, que excitan a neurona descendente ou inhiben o disparo. A aprendizaxe e a memoria dependen dos cambios na comunicación sináptica e os cambios na comunicación sináptica fan que novas redes neuronais contengan anacos de información e impulsen o noso pensamento, emoción e comportamentos.

Estudos dirixidos por Steven Brown e colegas do Instituto de Farmacoloxía e Toxicoloxía da Universidade de Zúric, Suíza, investigaron se a maquinaria de transmisión sináptica cambia ao longo do ciclo día / noite. O que atoparon foron billóns de reloxos sinápticos.

Os investigadores illaron sinapsis das forebrains dos ratos e extraeron as proteínas individuais que as compoñen; identificáronse unhas 4.000 proteínas distintas. Para determinar se a abundancia destas diferentes proteínas pode aumentar e baixar como un reloxo, tomaron mostras cada catro horas todo o día. O que descubriron foi que o 11,7% das proteínas sinápticas aumentaban e diminuían rítmicamente ao longo do día e da noite en sincronía co amencer e o solpor. As maiores oleadas víronse ao solpor e ao amencer. A maioría das proteínas que xurdiron en abundancia ao espertar foron coñecidas por estar implicadas na transmisión sináptica que estimula as neuronas e as categorías de proteínas que aumentaron ao comezar o sono estaban implicadas no metabolismo celular. Isto suscita a cuestión de como se produce este ciclo rítmico de proteínas sinápticas.

A fonte definitiva de información para fabricar unha proteína específica está codificada no ADN. Esta información é lida por outra molécula, o ARNm, que leva as instrucións desde o núcleo da célula ata a maquinaria para a síntese de proteínas no corpo da célula, chamados ribosomas. Aquí o proxecto para construír unha proteína específica codificada nunha molécula de ARNm específica dirixe a síntese dunha proteína específica. A hipótese lóxica que os científicos investigaron foi que as moléculas de ARNm de diferentes tipos tamén poderían cambiar en abundancia durante todo o día, sincronizándose co amencer e o anoitecer.

Os investigadores illaron máis de 3.104 moléculas de ARNm diferentes de sinapsis, cada unha das cales contribúe á formación de distintas proteínas. Notablemente, o 67% destes ("transcritos" de 2.085 mRNA) circulaban en abundancia nun ciclo de 24 horas. Este número de transcricións de ARNm que experimentan un ritmo diario de cambios en abundancia atópase máis que en calquera outro tecido corporal ata a data. Os ARNm que aumentaron en abundancia en previsión do espertar codificaron proteínas que se sabe que están implicadas na transmisión sináptica e implicadas na aprendizaxe e na memoria. As que aumentaron en previsión de proteínas codificadas no sono implicadas no mantemento das funcións celulares, no control da división celular e no desenvolvemento.

Os investigadores, ao darse conta de como pode chegar a ser un deterioro da función mental despois da privación do sono, se os ciclos día / noite destes ARNm e moléculas de proteínas se verían afectados por manter os ratos espertos. O que descubriron foi que 4 horas de privación de sono (unha noite de sono deficiente) impostas ao espertar aos animais e manexalos suavemente en momentos específicos do ciclo día / noite, tiveron pouco efecto sobre a rítmica da maioría destes ARNm ciclistas. Así, os ARNm estaban sendo regulados polo ciclo día / noite, pero as proteínas nas sinapsis destes animais privados de sono xa non circulaban. Dado que son as proteínas as que realizan actividades celulares e transmisión sináptica, a interrupción do ciclo normal de proteínas sinápticas día / noite por privación do sono necesariamente prexudicaría a función sináptica.

O feito de que o ciclo día / noite das proteínas sinápticas se vise alterado pola privación do sono, pero as moléculas de ARNm que proporcionan o modelo para fabricar as proteínas mantiveron o seu ritmo diario, significa que a interrupción do sono non estaba a ter o seu efecto ao deteriorar a lectura do código xenético. dende o ADN ata o ARNm, senón que afectaba dalgún xeito á síntese de proteínas dos transcritos do ARNm. Este tipo de regulación chámase regulación "posttraducional", porque a síntese de proteínas está a verse afectada despois de que o código de ADN se traduza en ARNm.

Os autores favorecen a opinión de que o ciclo día / noite da abundancia de ARNm nas sinapsis está a ser regulado por procesos que degradan os ARNm e os transportan á sinapsa onde se sintetizan as proteínas a partir delas. A síntese das proteínas é entón regulada localmente dentro da sinapsa en parte polo nivel de actividade do animal durante as distintas fases do ciclo sono / vixilia. Se está esperto, esta regulación semellante ao reloxo da síntese de proteínas nas sinapsis interrompeuse e as luces nunca se apagan, por así dicilo, nas fábricas de síntese de proteínas nas sinapses.

Este aniquilamento do ciclo de reloxo de proteínas sinápticas polo espertar ocorreu independentemente de cando no ciclo día / noite se alterou o sono, o que indica que os ciclos de abundancia de proteínas sinápticas están dirixidos pola actividade neuronal e non por un reloxo interno.

Esta investigación ten importantes implicacións para comprender como o noso cerebro revólvese e inactivo como o reloxo e como os traballadores por quendas e outros que sofren privación de sono loitarán co rendemento mental.

Durmir lecturas esenciais

Os pros e os contras de durmir coas túas mascotas