Как в мозге устанавливают время: роль супрахиазматического ядра ^{CEFR B2}

Циркадные ритмы управляют суточными изменениями в организме и определяют периоды бодрствования и сна. Центром этой системы является супрахиазматическое ядро (SCN), которое содержит тысячи нейронов и служит центральным циркадным пейсмекером. Исследования объясняют, почему джетлаг или сезонные изменения освещённости могут нарушать сон.

Группа из Вашингтонского университета в Сент-Луисе под руководством Эрика Херцога и KL Nikhil разработала вычислительный инструмент MITE (Mutual Information and Transfer Entropy), который произносят «mighty». Работа, опубликованная в Proceedings of the National Academy of Sciences, использовала недельные записи экспрессии генов с клеточным разрешением. Команда реконструировала более 25 миллионов связей между более чем 8 000 клеток у 17 мышей с точностью свыше 95%.

Построенные карты показали, что хотя в SCN мыши примерно 20 000 нейронов, для синхронной работы нужна небольшая подмножество высокосвязанных хаб-клеток, в том числе нейроны, экспрессирующие VIP. Учёные выделили пять функциональных типов клеток и особо описали хаб-клетки, мостовые клетки и поглощающие (sink) клетки. В вычислительных моделях удаление только хаб-нейронов приводило к разрушению синхронности по всей сети, что подтверждает их критическую роль.

Дальнейшие шаги включают выяснение механизмов влияния хаб-клеток и проверку, можно ли целенаправленными вмешательствами настроить работу SCN. Авторы считают, что инструмент может помочь в разработке стратегий по восстановлению биологических часов и принести пользу сменным работникам, людям с сезонным аффективным расстройством и другим пациентам с нарушениями циркадных ритмов.