Ученые объяснили, как весна меняет организм человека

Нейрофизиологи наблюдали за двумя группами мышей.

Удлинение светового дня и потепление вызывают в организме физиологические изменения: повышается уровень серотонина, улучшается настроение, меняется восприятие цветов.

Тонкая настройка

В 2015 году нейрофизиологи из Института мозга RIKEN (Япония) в течение месяца наблюдали за двумя группами мышей, одна из которых содержалась в условиях длинного светового дня, а другая - короткого. Затем у грызунов извлекли нервные ткани из супрахиазмального ядра - подкорковой структуры мозга, играющей у животных роль своеобразного генератора суточных ритмов.

Исследование тканей показало, что у мышей из первой группы экспрессия гена Bmal1, связанного с управлением циркадными ритмами, находилась в противофазе в верхней и нижней областях супрахиазмального ядра, в то время как у их сородичей, живших в условиях короткого светового дня, все было синхронизировано. Это результат действия гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), которая в мозге одних животных вела себя как тормозной медиатор, а для других была одновременно тормозным и возбуждающим медиатором разных участков ядра.

Авторы работы предположили, что длительность светового дня каким-то образом переопределяет действие ГАМК. Это приводит к десинхронизации двух противолежащих кластеров нейронов в мозге мышей, и весь организм меняет ритмы, приспосабливаясь к условиям определенного времени года - весны, лета, осени или зимы.

Новые краски весны

Когда мозг по продолжительности светового дня понимает, что наступает новый сезон, организм перестраивается. У некоторых животных эти изменения очевидны: например, заяц-беляк зимой меняет окрас, чтобы спрятаться в снегу от хищников. У других адаптация менее заметна.

Так, небольшие рыбки вида японская медака (Oryzias latipes) с потеплением становятся более активными, начинают лучше распознавать цвета. Японские исследователи поместили двух особей в аквариум, где, меняя уровень освещения и температуру воды, создавали условия, соответствующие разным временам года. В "холодный сезон" рыбы большую часть времени проводили на дне и плавали намного медленнее. С приходом тепла резко активизировались.

Повторив эксперимент в брачный период, исследователи обнаружили, что в зависимости от сезона у рыб меняется цветовосприятие.

На плавниках медак, ищущих пару, появляются оранжевые пятна. Рыбам показывали изображения их сородичей серого и оранжевого цветов, моделируя при этом разные погодные условия. В холодной воде у картинок с оранжевой медакой рыбы проводили в три раза меньше времени, чем в теплой. А вот серая особь не интересовала никого.

Анализ генов, отвечающих за фоточувствительность, показал, что экспрессия одного из них, связанная с красным цветом, у рыб, проживающих в холодных и темных условиях, в пять раз ниже.

Весеннее освобождение

Согласно исследованию американских ученых, восприятие цветов в течение года меняется и у человека. Например, летом желтый цвет кажется более зеленым, чем зимой. Это объясняется адаптацией зрения к среде обитания. Когда вокруг много зеленого (летняя листва) или белого (снег), зрительная система действует немного по-разному.

Считается, что сдвиги в цветовосприятии могут быть связаны с сезонным аффективным расстройством - типом депрессии, возникающим в конце осени и начале зимы, но почти моментально исчезающим с приходом весны. Среди симптомов - снижение уровня энергии, чрезмерная потребность в сне, переедание, прибавка в весе и десоциализация.

По мнению немецких ученых, склонность мало двигаться и много спать, характерная для сезонной депрессии, - это физиологическая адаптация, возникшая у человека в доисторические времена. Для наших предков зимние месяцы были настоящим испытанием, поскольку еды не хватало и достать ее было негде. Холодные и темные дни мог пережить тот, кто мало двигался и много спал, - это снижало потребность в калориях.

Исследователи из Медицинского университета в Берлине считают, что причина депрессии - в уровне серотонина. Это вещество вырабатывается в мозге и отвечает за хорошее настроение, эмоциональную устойчивость. Чем короче световой день, тем меньше в организме этого нейромедиатора, поэтому возникает ощущение упадка сил.

Ученые из Эдинбургского университета полагают, что при смене сезонов изменения в выработке гормонов в человеческом организме координируют гены TAC1 и EAY3. Их активация в гипофизе интенсифицируется при сезонном сокращении светлого времени суток. При этом TAC1 отвечает за выработку специфических белковых молекул, выполняющих сигнальные функции и запускающих синтез в мозге другого гормона - пролактина, действие которого на организм животных, как считают ученые, помогает приспособиться к условиям окружающей среды.

Интересно, что ген EYA3, играет ту же роль у птиц. Значит, механизм сезонной гормональной регуляции возник как минимум триста миллионов лет назад - когда жил общий предок птиц и млекопитающих.

Hronika.info

Хочешь узнать больше - читай отзывы