Допоміжні клітини нервової системи впливають на швидкість добового ритму.
Всі органи, всі тканини і навіть майже всі клітини в нашому організмі підпорядковуються добовим, або циркадним ритмам. І хоча всі органи мають свої системи, що підтримують добовий ритм, вони більшою мірою слухаються головних годин - так званого супрахіазматичного ядра, яке знаходиться в мозку, в передній області гіпоталамуса.
Супрахіазматичне ядро - головний генератор циркадних ритмів, що синхронізує роботу біологічного годинника в усьому організмі. До нього приходять спеціальні зорові імпульси, які несуть інформацію про час доби, саме ж ядро управляє «годинниковим оркестром» за допомогою цілого набору спеціальних речовин і сигналів.
Супрахіазматичне ядро дуже і дуже невелике, у мишей воно складається всього з 20 000 нейронів (які ще потрібно поділити на два, так як мова йде про парну структуру). Але крім нейронів, в ядрі, як і в усьому мозку, є допоміжні клітини астроцити числом 6000. Про астроцити довгий час говорили, що вони потрібні тільки для догляду за нейронами, що це такі пасивні клітини-няньки, які живлять нейрони, забезпечують їм механічну підтримку і т. д. Однак з часом стало з'ясовуватися, що допоміжні клітини насправді не такі вже пасивні, і що вони іноді в прямому сенсі вказують нейронам, що робити.
З'ясувалося, що астроцити синтезують нейромедіатори - ті самі речовини, без яких нейрони не могли б передавати сигнали один одному; що вони посилюють міжнейронні контакти; більш того, виявилося, що астроцити здатні підтримують в мозку особливі електричні хвилі, необхідні для вищих когнітивних функцій.
Тож немає нічого дивного в тому, що нейробіологам з Вашингтонського університету в Сент-Луїсі спало на думку перевірити, чи не впливають астроцити на роботу «годинникового» супрахіазматичного ядра. Те, що ці клітини самі по собі дотримуються добового ритму, вдалося з'ясувати досить швидко. Але потім Еріку Херцогу (Erik D. Herzog) і його колегам довелося витратити досить багато часу і сил, щоб навчитися маніпулювати астроцитами в мозку так, щоб не зачіпати нейрони. Зрештою, вдалося зробити так, щоб в астроцитах супрахіазматичного ядра в мозку мишей можна було за бажанням експериментатора вимикати (точніше, повністю вирізати з ДНК) годинникові гени, одночасно спостерігаючи за поведінкою тварин.
Зазвичай у таких дослідах дивляться в основному на звичку мишей бігати в біличому колесі: схильність до таких вправ чітко відповідає добовому ритму, і миші направляються на тренажер в строго певний час. Якщо гени добових ритмів відключити у нейронів, то ритм життя порушиться, і тварини будуть ходити «на пробіжку» вже у випадковий час. Але якщо у мишей відключали годинникові гени в астроцитах, то їх час починав йти як би повільніше - миші підходили до колеса на годину пізніше, ніж зазвичай.
Подальші експерименти показали, що ритм супрахіазматичного ядра багато в чому залежить саме від астроцитів: якщо в нейрони вводили мутацію, яка прискорює добовий ритм, то дії нейронної мутації можна було запобігти за допомогою мутації в астроцитах. Виходило, що нейрони ядра самі по собі задають занадто швидкий ритм, і щоб його збалансувати, привести у відповідність з реальністю, потрібні астроцити. Результати досліджень опубліковані в Current Biology.
Правда, поки незрозуміло, як саме астроцити в даному випадку спілкуються з нейронами і як вони впливають на кінцевий результат, тобто на результуючий ритм. Надалі, ймовірно, також стане ясно, чи впливають астроцити «мозкового годинника» тільки на те, що пов'язано, так би мовити, з фізичними вправами, або ж їх активність позначається і на поведінці в цілому, і не тільки на поведінці, але і на фізіології.