Napi ritmus

Kísérlet:
Michel Siffre barlangász 114m mélyen, egy barlangban 62 napot töltött.
Semmi jel kívülről, csak ő telefonált
Megmaradt a napi ritmusa? 24 órás maradt?
Össze-vissza aritmia?

A film egy későbbi kísérletről szól:

Discovery Science - Michel Siffre from Condominium Produzioni on Vimeo.

T = 24,5 óra

Kell külső jel (Zeitgeber)

Van belső „óra”

Ember: hőmérséklet ciklus

Tartós ébrenlét esetén is fennmarad.

Szubjektív fáradság érzés, amikor testhőmérséklet alacsony.

testhőmérséklet (balra) és szubjektív fáradságérzet 72 órás ébrenlét során.

Egy önkéntes nő 26 napot töltött el izolációs bunkerben. A 14. napon az aktivitás ritmusa (világoskék vonal) és a testhőmérséklet ritmus (piros vonal) szétvált. A deszinkronizálódás növelte a fáradságérzetet.

Az akivitás és hőmérséklet ritmust egymástól valamennyire független rendszerek biztosítják.

Rézusz majom

• SCN abláció -> aktivitásritmus eltűnik, hőmérséklet ritmus marad.
• Ventromediális hypothalamuszléziója: hőmérséklet ritmus eltűnik

Jetlag: amerikai kosárlada csapatoknál nézték, hogy hatással van-e az eredményre az időeltolódás.

Ha a vendégcsapat nem lépett át időzónát, a meccsek 48%-át nyerte.
Ha kelet felől utazott nyugatra 44% volt a gyózelem aránya, nyugatról keletre repülők a meccsek 37%-át nyerték meg.

Soha többé fáradt ébredés? Index

LD: light - dark

LL: light - light

DD: dark - dark

Nem mindegy mikor adjuk a fényt

Vissza, vagy előre áll az óra, ha a fényt a szubjektív éjszaka
elején vagy végén adjuk?

Ábra: éjszaka aktív rágcsáló szabadon futó aktivitása DD alatt.

Négyzetek: egy órás megvilágjtás

A molekuláris óra

Gyümölcslégy ritmus mutánsok
Benzer
Egy gén (per)
Gén klónozása
Emlős homológ

Molekuláris óra

Negatív visszacsatolás
Délután, kora este: CLK/CYC (clock és cycle) heterodimér aktiválja a per és tim (period és timeless) géneket. 4 órás késéssel PER és TIM heterodimér képződik Éjszaka közepén: PER/TIM heterodimér belép a sejtmagba. TIM elpusztul, PER gátolja CLK/CYC -> clk és cyc mRNS szintézist. DBT (double-time): erősíti a PER represszív hatását, de bomlását is.
TIM fényérzékeny, fényre lebomlik

Világíts a drosi szemébe éjfélkor, vagy hajnal előtt!
Mi történik (előre vagy vissza áll az óra)?
Éjfélkor: TIM lebomlik, nincs PER/TIM, PER nem mehet a magba, nincs gátlás, CLK/CYC aktív, új TIM -> Hosszabb éjszaka
Hajnalban: TIM lebomlik, PER gátló hatása erősödik -> Rövidebb éjszaka

Pozitív visszacsatolás
PAR domain protein 1
és vrille

EZT NEM KÖLL MEGTANULNI!

NEM KÖLL MEGTANULNI!

Emlős molekuláris óra

NEM KÖLL MEGTANULNI!

Emlős molekuláris óra animáció

Napi ritmus mutánsok - per gén mutációk

Baylies et al, 1987

Kérdés:
Hol vannak az óra sejtek?
Mi állítja be az órát?
Hogyan lehet vizsgálni?

Tücsök (Teleogryllus commodus) ciripelés

van belső órája, ami méri az előző ciripeléses éjszaka óta eltelt időt?

a fény – sötét ciklusra reagál? Loher (1972. abstract)

• Szabadon futó világos (LL) helyzetben 25 ór 40 perc
• szabadon futó sötét (DD) helyzetben 23 óra 36 perc

A szemből kifutó idegrostok átvágása után a ritmus a nem műtött állatok DD ritumusához hasonlít

A két látólebeny léziója után a tücsök viselkedése aritmiás lett.

Retinán új, eddig ismeretlen receptorok (KO egér) (melanopszin)

Fényerőt mérik (napi ritmus, pupilla tágasság) [és mint 2010. decemberében kiderült ennél többet is tudnak ScienceNow]

Retina: ritmusos melatonin termelés (hörcsög), önálló ritmus

retina ->SCN -> tobozmirigy (emlősben nincs önálló ritmusa)

Madár: három önálló, összekapcsolt oszcillátor Gwinner és Brandstätter 2001. pdf, 1. ábra.

A madarak órái, és kapcsolata viselkedésükkel Ádám Ágota összefoglalójában html

Vak veréb szabadon futó ritmusa kb. 25 órás
Ha a koponyáról leveszik a tollat, helyreáll a ritmus
Ha befestik a koponyát, újra 25 órás ritmus
Tobozmirigy: bevonható, ha fény éri

Miért ilyen komplikált? A madarak tobozmirigye nyáron rövid ideig ngy mennyiségű, télen hosszabb ideig kisebb mennyiségű melatonint termel (Brandstätter 2002. html) Kódolják az évszakot és napszakot Brandstätter 2003. abstract.)

Emlős agyba nem jut be a fény. Mire reagálnak az óra neuronjai?

• Van neuron, amelyik fényre érzékeny: intrinsically photoreceptive ganglion cells (IPGCs)
• Van neuron, amelyiket neurotranszmitter aktivál (a legtöbb ember agya teljesen sötét! :-)
  Ábra nagyban: Antle és Silver (2005. abstract, pdf)

Napi ritmus: nem kötelező!

Vakondpatkány (Heterocephalus glaber)

Háziegér vemhessége 3 hét
Hím párzik, minden kicsit megöl.
21 nap után csökken az aggresszió
50 nap után nő az infanticidium.

Ábra: A rövidnappalon illetve hosszú nappalon tartott hímek infanticid hajlama 21 szubjektív nap után csökkent.

Perrigo et al. 1992. abstract

Éves ritmusok
Honnan tudjuk, hogy tavasz van?

Évszak -> Megvilágitott órák száma -> Melatonin
Gyakorlati jelentőség: Fényprogram – tojástermelés, SAD (szezonális depresszió)

Circannuális ritmus: Aranyfarkú ürge (golden-mantled ground squirrel)
(Spermophylus lateralis) - hibernál

Egyéb hatások:
Táplálék, hőmérséklet, szociális ingerek

Nőstény egerek szexuális érése lasabb közeli rokonok, mint nem rokonok társaságában.

In the news

• In Eyes, a Clock Calibrated by Wavelengths of Light NYT
• Do snails dream of slime-covered sheep? NewSci, article
• Ancient Body Clock Discovered That Helps Keep All Living Things on Time SciDaily
• 'Sleep control' cells allow blind mice to see NewSci
• Cheer Up, Sleepy Teens! A Later School Day Is Beneficial here
• A wake-up call for dozing Drosophila Science
• Nocturnal Noshing More Fattening Than Daytime Snacking here

Érdekes:

• Silje Karlsen: The photoperiods influence on the Svalbart ptarmigan, Lagopus mutus hyperboreus. html
• Birds' Light Meter Discovered ScienceNow, abstract