Viselkedés-biológia óravázlat > Biológiai ritmusok > alcím

4. Alkalmazkodás a környezet predikálható elemeihez: Ritmusok, biológiai órák

 

Szinte minden állat létében alapvető jelentősége van a nappal és éjszaka váltakozásának (a Föld tengely körüli forgása), az évszakok váltakozásának (a Föld Nap körüli keringése). Sok fajnak alkalmazkodnia kell ezeken kívül a Hold Föld körüli forgásából adódó ár-apály ciklusokhoz. Ezek a ciklusok évmilliók óta változatlan formában vannak jelen. Régóta feltételezik, hogy a hozzájuk való alkalmazkodáshoz szükséges információ egy jó része változatlan formában, a genomba íródott be (endogén ritmusok, biológiai óra).

Terminológia: periódus (egy ciklus időtartama, jele: t ), amplitúdó (a csúcs és a minimum pont közötti különbség), fázis (a ciklus egy adott pontja), két ciklus fázisban van (amikor a két ritmus fázispontjai azonosak), aktogram (az állat aktivitását valamilyen módon jellemző leírás, rendszerint automatizált adatfelvétel)

circadián ritmus (napi ritmus), nokturnális állat (éjjel aktív), diurnális állat (nappal aktív), zeitgeber (német szó, "idő-adó", olyan külső stimulus, amely beállítja a belső órát), szabadon futó ritmus (aktivitás külső stimulusok nélkül), infradián ritmus (v. epiciklus, 24 óránál rövidebb ciklusok), ultradián ritmus (24 óránál hosszabb ciklusok) LD (light-dark, fény-sötét), LL (folyamatos fényben tartva), DD (folyamatosan sötétben tartva).

 

4.1. Napi ritmusok

A belső ritmusszabályozó mechanizmus felderítésének klasszikus vizsgálati módja az, hogy az állatot mesterséges körülmények között, pontosan szabályozott ciklusú külső ingereknek teszik ki (pl. LD 12/12 óra), és ezután megfosztják a Zeitgeber-től, azaz a napszakot jelző stimulusoktól. Ennek módja nem evidens, nem elég pl. az állatot folyatosan fényben vagy sötétben tartani, ha a takarítók minden reggel pontban 6 órakor zörögnek a felmosóvödörrel...

Példa: csótány, patkány napi ritmusa LD, LL, DD körülmények között. Az aktivitási ciklusok szabadon futva is fennmaradnak, de a periódus némiképp változik, többnyire kicsit hosszabb lesz mint 24 óra. (az aktivitási csúcs természetesen más diurnális és nokturnális faj esetében).

ember: Zeitgeber hiányában a periódus átlagosan 24,5 óra. Meglehetősen nagyok az egyedi különbségek.

Következtetés: mivel az aktivitás periódikus jellege fennmarad külső ingerek hiányában is, a ciklust valamilyen belső mechanizmus biztosítja. (A ritmusra és az egyedi különbségekre tekintettel kell lennünk minden biológiai kísérletben)

 

Fázis-válasz görbék

szabadon futó ritmus külső ingerekkel megváltoztathatók, pl. egy LL vagy DD -ben tartott állatot LD körülmények közé helyezünk (pl. Csányi 255. old.). Többnyire elegendő egy 15-60 perces megvilágítás a periódus átállításához. Nem mindegy azonban, hogy a periódus mely szakaszában adunk Zeitgebert.

példa: nokturnális rágcsálót (egér) tartottak DD-ben heteken át, amíg kialakult egy megbízható szabadon futó ritmus (ez valamivel hosszabb volt, mint 24 óra). Ezután két hetente egyszer 15 percen át megvilágították az állatokat. Az egyes állatak a saját ritmusokhoz képest más-más időpontban kapták a megvilágítást (6, 12, 16, 21, illetve 24 órával az aktivitás kezdetéhez képest). Mérték a ciklus változását. Az adatok szerint bizonyos időszakban a megvilágításnak nincs hatása (pl. 6 órával a szubjektív reggel után), más időpontokban adott megvilágítás késlelteti vagy sietteti a másnapi aktivitás kezdetét. A T=12-16 órakakor adott megvilágítás után az állat másnap később, a T=21-24 órakor adott fényinger után az állat korábban kezdi az aktivitást. Az egyes megvilágítások időponttól függő késleltető illetve siettető hatása egyetlen görbén ábrázolható (fázis-válasz görbe).

 

Az óra molekulái (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Coffeebreak/CB3_Clock/page.html#)

Kiméra: http://bio.univet.hu/SALVE/00news/neuro/2001/ns-neuro-01-04-circad_mice_chimeric.html

A vak egér lát: http://www.nature.com/nsu/010524/010524-5.html
"They found that the pupillary light reflex peaked at 479 nm, very different to the peak sensitivity of rods or cones. The sensitivity range of the novel pigment matches that of the other mammal photopigments, opsins. So Lucas' team conclude that they are dealing with a new type of opsin."

melanopsin: http://www.nature.com/nsu/000127/000127-4.html