Genetik mekanizma: Dahili saatlerimiz nasıl çalışır?

2024 Yazar: Malcolm Clapton | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 04:13

Herkes dahili saati duymuştur, ancak çok az kişi nasıl çalıştığını bilir. Amerika Birleşik Devletleri'nden iki grup bilim insanı, saatlerimizin nasıl çalıştığını ve vücut üzerindeki etkilerini anlamak için büyük ölçekli çalışmalar yürüttü.

Gün boyunca vücudumuzun içindeki saatin "tik taklarını" dinliyoruz. Sabahları bizi uyandıran ve geceleri uykulu hissetmemizi sağlayan şey budur. Vücut ısımızı doğru zamanda yükselten ve düşüren, insülin ve diğer hormonların üretimini düzenleyen odur.

Vücudun iç saatine, yani hissettiğimiz tiktaklara sirkadiyen ritimler de denir.

Bu ritimler düşüncelerimizi ve duygularımızı bile etkiler. Psikologlar, gönüllüleri günün farklı saatlerinde bilişsel testler yapmaya zorlayarak bunların insan beyni üzerindeki etkilerini inceler.

Beynin çoklu görev yapmasını gerektiren görevleri gerçekleştirmek için sabahın en iyi zaman olduğu ortaya çıktı. Kafanızda birkaç katman bilgiyi aynı anda tutmanız ve bu verileri hızlı bir şekilde işlemeniz gerekiyorsa, işe günün başında başlamalısınız. Ancak günün ikinci yarısı, basit ve anlaşılır görevleri işlemek için çok uygundur.

Sirkadiyen ritimlerin, depresyon veya bipolar bozukluktan muzdarip olanlar üzerinde de büyük etkisi vardır. Bu sorunları olan kişiler iyi uyuyamazlar ve gün boyunca içme ihtiyacı hissederler. Bazı demans hastaları özel bir "gün batımı etkisi" yaşarlar: günün sonunda saldırganlaşırlar veya uzayda ve zamanda kaybolurlar.

Michigan Üniversitesi'nden sinirbilimci Huda Akil, "Uyku ve aktivite döngüleri akıl hastalığının kritik bir parçasıdır" diyor. Bu nedenle, sinirbilimciler, iç saatlerimizin nasıl çalıştığını ve beynimiz üzerinde ne gibi etkileri olduğunu anlamakta zorlanıyorlar. Ancak araştırmacılar, sadece kafatasını açıp hücrelerin günün her saatinde çalışmasını izleyemezler.

Birkaç yıl önce, California Üniversitesi, bağışçıların ölümünden sonra özenle korunan araştırma için beyin bağışladı. Bazıları sabahın erken saatlerinde, bazıları öğleden sonra veya gece öldü. Dr. Akil ve meslektaşları, bir beynin diğerinden farklı olup olmadığını ve bu farkın donörün öldüğü ana bağlı olup olmadığını araştırmaya karar verdiler.

Dr. Akil, “Belki tahminimiz size basit gelebilir ama nedense bunu daha önce kimse düşünmemişti” diyor.

O ve meslektaşları, araba kazası gibi ani bir kazada ölen 55 sağlıklı insandan beyin örnekleri seçtiler. Araştırmacılar, her beyinden öğrenme, hafıza ve duygudan sorumlu olan bu loblardan doku örnekleri aldı.

Donör ölümü sırasında, beyin hücrelerindeki genler aktif olarak bir proteini kodladı. Beynin hızlı bir şekilde korunmuş olması sayesinde bilim adamları, ölüm anında genlerin aktivitesini değerlendirebiliyorlar.

Araştırmacıların test ettiği genlerin çoğu, gün boyunca performanslarında herhangi bir model göstermedi. Bununla birlikte, 1000'den fazla gen, günlük bir aktivite döngüsü gösterir. Günün aynı saatinde ölen insanların beyinleri aynı genleri iş başında gösteriyordu.

Aktivite kalıpları neredeyse aynıydı, o kadar ki zaman damgası olarak kullanılabilirler. Bu genlerin aktivitesinin ölçümü sayesinde bir kişinin hangi anda öldüğünü belirlemek neredeyse kesindi.

Daha sonra araştırmacılar, klinik depresyondan muzdarip donörlerin beyinlerini test etti. Burada zaman damgası sadece yıkılmakla kalmadı: bu hastaların ya Almanya'da ya da Japonya'da yaşadığı, ancak Amerika Birleşik Devletleri'nde olmadığı görülüyordu.

Yapılan çalışmaların sonuçları 2013 yılında yayınlandı. Pittsburgh Üniversitesi'ndeki araştırmacılar onlardan ilham aldı ve deneyi yeniden üretmeye çalıştı.

Nörolog Colleen McClung, “Böyle bir çalışmayı daha önce düşünemezdik” diyor. Dr. McKlang ve meslektaşları, üniversitenin bağış programından alınan 146 beyin örneğini test edebildiler. Deneyin sonuçları oldukça yakın zamanda yayınlandı.

Ancak Dr. McClang'ın ekibi yalnızca önceki deneyin sonuçlarını tekrarlamakla kalmadı, aynı zamanda yeni veriler de elde edebildi. Genç ve yaşlı insanların beyinlerindeki gen aktivitesi modellerini karşılaştırdılar ve ilginç bir fark buldular.

Bilim adamları şu soruya bir cevap bulmayı umdular: İnsanların sirkadiyen ritimleri yaşlandıkça neden değişiyor? Sonuçta, insanlar yaşlandıkça aktivite azalır ve ritimler değişir. Dr. McClang, günlük döngülerde en aktif olan bazı genlerin 60 yaşına kadar artık kullanılmadığını buldu.

Bazı yaşlı insanların iç saatlerini çalışır durumda tutmak için gereken proteini üretmeyi bırakmaları mümkündür.

Ayrıca araştırmacılar, bazı genlerin sadece yaşlılıkta aktif günlük çalışmaya dahil edildiğini gördüklerinde şaşırdılar. Dr. McClang, “Görünüşe göre beyin, bazı genlerin diğerlerinin çalışmasıyla kapanmasını fazladan saati etkinleştirerek telafi etmeye çalışıyor” diyor. Belki de beynin yedek sirkadiyen ritimler yaratma yeteneği, nörodejeneratif hastalıklara karşı bir savunmadır.

Yedek bir dahili saate geçiş, doktorlar tarafından sirkadiyen ritim bozukluklarını tedavi etmek için kullanılabilir. Araştırmacılar şimdi hayvan genleri ile deneyler yapıyor ve iç saatin genlerinin nasıl aktive edilip kapatıldığını anlamaya çalışıyorlar.

Başka bir deyişle, bilim adamları “tıklamayı” dinler ve anlamak isterler: beyin bize ne söylemeye çalışıyor?