I ritmi circadiani determinano quando ci si sente svegli o sonnolenti e sono regolati da una piccola area cerebrale chiamata nucleo soprachiasmatico (SCN). Un team della Washington University in St. Louis, guidato dal Professor Erik Herzog e dal research scientist KL Nikhil, ha sviluppato un nuovo strumento computazionale chiamato MITE (Mutual Information and Transfer Entropy), pronunciato "mighty".
Utilizzando registrazioni di settimane di espressione genica con risoluzione cellulare, il gruppo ha ricostruito più di 25 million connections tra oltre 8,000 cellule in 17 topi, raggiungendo un'accuratezza superiore al 95%. Le mappe di connettività mostrano che, pur essendoci circa 20,000 neuroni nell'SCN del topo, solo un piccolo sottoinsieme di cellule altamente connesse è essenziale per sincronizzare l'intero circuito.
I ricercatori hanno identificato cinque tipi funzionali di cellule e, con modelli computazionali, hanno dimostrato che la rimozione dei soli neuroni hub fa crollare la sincronizzazione. Il prossimo passo è capire come gli hub esercitano la loro influenza e se interventi mirati possono regolare il timing dell'SCN, con possibili applicazioni per lavoratori a turni e persone con disturbo affettivo stagionale.
Parole difficili
- ritmo circadiano — Ciclo biologico di circa ventiquattro ore.ritmi circadiani
- nucleo soprachiasmatico — Piccola area del cervello che regola il ritmo.
- espressione genica — Produzione di proteine dai geni nelle cellule.
- connettività — Relazione e collegamenti tra cellule o neuroni.
- hub — Neurone molto connesso che influenza altri neuroni.
- sincronizzazione — Processo in cui attività cellulare diventa coordinata.
- modello computazionale — Simulazione al computer di sistemi biologici o dati.modelli computazionali
- accuratezza — Grado di precisione dei risultati o misure.
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Domande di discussione
- Come potrebbero aiutare i risultati sugli hub a migliorare il lavoro a turni? Spiega in due frasi.
- Hai mai avuto problemi con il sonno nei cambi di stagione o nei turni? Che cosa fai per regolare il ritmo?
- Quali vantaggi e quali rischi pensi possano avere interventi mirati sull'SCN per cambiare il timing?
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