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.
Сложные слова
- циркадный ритм — внутренний суточный цикл работы организмаЦиркадные ритмы
- супрахиазматическое ядро — основной центр биологических часов в мозге
- пейсмекер — структура, задающая регулярный ритм работыпейсмекером
- реконструировать — восстановить связи по данным наблюденийреконструировала
- хаб-клетка — клетка с большим числом связей в сетихаб-клеток
- синхронность — согласованность активности нескольких клеток одновременносинхронности
Подсказка: наведите, сфокусируйтесь или нажмите на выделенные слова, чтобы увидеть краткие определения прямо во время чтения или прослушивания.
Вопросы для обсуждения
- Какие преимущества и ограничения вы видите в использовании вычислительных инструментов, таких как MITE, для изучения клеточных сетей?
- Каким образом знания о хаб-клетках можно применить для улучшения сна людей, работающих по сменному графику?
- Какие дополнительные эксперименты, по вашему мнению, нужны, чтобы понять механизмы влияния хаб-клеток на синхронность сети?
Похожие статьи
Точные прогнозы погоды могут снизить смертность от жары
Исследование показывает: более точные и своевременные прогнозы дают людям время защитить здоровье и при благоприятном развитии технологий могут снизить число смертей от жары к 2100 году. Авторы используют данные наблюдений и моделирование.
Учёные нашли скрытую регенерацию у млекопитающих
Исследование команды из Texas A&M, опубликованное в Nature Communications, показало, что у млекопитающих может сохраняться скрытая способность к регенерации. Учёные применили двухэтапное лечение факторами роста и восстановили кость и соединительные ткани.
Анализ крови на основе ИИ помогает отличать деменцию
Учёные разработали анализ крови, основанный на искусственном интеллекте, который может отличать распространённые причины деменции от нормального старения. Тест показал высокую точность, но для клинического применения нужны дополнительные исследования.
