Впервые смоделированы нейроны циркадных часов у дневного животного

Исследователи сообщили о первой в истории записи и моделировании электрической активности нейронов циркадных часов у дневного вида — четырёхполосой мыши (Rhabdomys pumilio). Работа опубликована 30 ноября в журнале eLife.

До сих пор понимание главных циркадных часов млекопитающих формировалось в основном на основе исследований ночных видов. Эти часы расположены в супрахиазматическом ядре (SCN) гипоталамуса, где около 20 000 нейронов синхронизируются с циклом свет-темнота.

Ключевые отличия у дневного грызуна:

• Общий паттерн активности нейронов SCN (высокая днём, низкая ночью) аналогичен ночным видам.
• Обнаружена уникальная особенность: при ингибировании током некоторые клетки демонстрировали выраженную задержку перед возобновлением активности после снятия торможения. Этот ответ "delay-to-fire" не наблюдается у ночных грызунов.

Компьютерное моделирование с использованием нового алгоритма ассимиляции данных показало, что за эту задержку отвечает повышенная проводимость определённого ионного канала — потенциал-зависимого A-типа калиевого канала.

Исследователи предполагают, что усиленная проводимость этого канала может быть адаптацией для дневного вида. У ночных животных ночное торможение активности SCN поддерживается сигналами обратной связи от поведения, связанного с бодрствованием. У дневных животных таких сигналов нет, поэтому повышенная A-тип проводимость может быть необходима для "заглушения" SCN ночью и сохранения общего суточного паттерна активности.

Это исследование — шаг к более точному изучению связи циркадных ритмов и здоровья человека, включая расстройства сна. Разработанный метод ассимиляции данных также был использован для моделирования нейронов плодовой мушки (Drosophila melanogaster) в отдельном исследовании роли гена Tango10.