תיאוריה שנחשבה לנכונה במשך הרבה שנים אודות השעון הביולוגי הוכנעה על ידי ממצא באוניברסיטת מישיגן
באדיבות אמיר לזימי מנהל המיזם
—
עודכן לאחרונה
28/02/2010 07:55
תיאוריה שנחשבה לנכונה במשך הרבה שנים אודות השעון הביולוגי הוכנעה על ידי ממצא באוניברסיטת מישיגן. מתמטיקאים מאוניברסיטת מישיגן ועמיתיהם הבריטים טוענים שהם זיהו את הסיגנל אשר המוח שולח לשאר הגוף על מנת לפקח על מחזורים ביולוגיים, ממצא אשר מכניע תיאוריה ארוכת שנים אודות השעון הפנימי שלנו.
הבנת דרך העבודה של השעון הביולוגי האנושי היא צעד חשוב לקראת תיקון בעיות שינה כגון נדודי שינה (insomnia) ויעפת (ג'ט לג). תובנות חדשות אודות קובע הקצב הפנימי עשויות להועיל בעתיד לטיפול במחלות המושפעות מן השעון הפנימי, כולל סרטן, אלצהיימר והפרעות במצב הרוח, כך אומר פרופ' דניאל פורגר, מתמטיקאי מאוניברסיטת מישיגן.
"הבנת הסיגנל תסייע לנו ללמוד אודות הדרכים לווסת אותו, על מנת לסייע למטופלים", אמר פורגר, פרופסור עמית למתמטיקה וחבר במרכז לרפואה וביו-אינפורמטיקה באוניברסיטת מישיגן. "פיצחנו את הקוד, ולמידע זה תהיינה השפעות עצומות על סוגים שונים של מחלות המושפעות על ידי השעון הביולוגי".
השעון המרכזי של הגוף נמצא באזור במוח המרכזי הנקרא גרעין-על כיאזמטי (suprachiasmatic nuclei), או SCN. במשך עשרות שנים חוקרים האמינו שהקצב בו תאי SCN יורים פולסים חשמליים – מהר יותר במשך היום ולאט במשך הלילה – שולט על אלמנט הזמן בכל הגוף.
תארו לעצמכם מטרונום במוח אשר מתקתק מהר במשך היום, ואז מאט את הקצב בלילה. שאר איברי הגוף שומעים את התקתוק ומסדירים את הקצב היומי, הידוע בשם השעון הביולוגי (circadian rhythms), בהתאם.
זהו הרעיון ששלט במשך יותר מ- 20 שנה. אך הוכחות חדשות שנוסחו על ידי פרופ' פורגר ועמיתיו מראות שהמודל הישן היה טעות.
מנגנון הסיגנל החדש שונה לגמרי: סיגנל התזמון הנשלח מן ה- SCN מקודד בתבנית ירייה מורכבת אשר התעלמו ממנה בתחילה, סיכמו החוקרים. פרופ' פורגר ובוגר אוניברסיטת מישיגן קייסי דיקמן, ביחד עם ד"ר מינו בל ויו פיגינס מאוניברסיטת מנצ'סטר בבריטניה, דיווחו על ממצאיהם בגיליון 9 באוקטובר של כתב העת Science.
על מנת לבחון את הממצאים של המודל המתמטי של פורגר ודיקמן, המדענים הבריטיים אספו מידע אודות תבניות ירוי ביותר מ- 400 תאי SCמ של עכברים. חוקרי אוניברסיטת מישיגן הכניסו את תוצאות הניסוי למודל שלהם וגילו כי הנתונים הניסויים היו כמעט זהים למודל שהם חזו, אמר פרופ' פורגר.
למרות שהניסויים בוצעו בעכברים, פרופ' פורגר אומר שסביר שאותו מנגנון עובד גם בבני אדם, מאחר ומערכות כאלה זהות בכל היונקים.
ה- SCN מכיל הן תאי שעון (המבטאים גן per1) ותאים אחרים. במשך שנים, חוקרי השעון הביולוגי הקליטו סיגנלים חשמליים מתערובת של שני סוגי התאים. הדבר הוביל לתפיסה שגויה של המנגנון הפנימי של השעון.
אך עמיתיו הבריטים של פרופ' פורגר הצליחו להפריד את שני סוגי התאים על ידי התרכזות באלו שביטאו את הגם per1. ואז הם הקליטו סיגנלים חשמליים אשר נוצרו בלעדית על ידי תאי שעון. התבנית שגילו תמכה בתיאוריה הנועזת החדשה.
"זוהי דוגמא מושלמת לדרך בה מודל מתמטי יכול לבצע חיזויים הנמצאים במחלוקת עם התיאוריות הנפוצות, ובעקבות מחקרים נוספים מתגלים כמדויקים", אמר פרופ' פורגר.
החוקרים גילו שבמהלך שעות היום, תאי SCN המבטאים per1 מקיימים מצב מעורר, אך אינם יורים. הם יורים במהלך זמן קצר בשעות בין הערביים, ואז נשארים במצב שקט במשך שעות הלילה, לפני שפורצת פעילות קצרה נוספת לפני הזריחה. תבנית היריות היא הסיגנל, או הקוד, שהמוח שולח לשאר הגוף.
"התיאוריה הקודמת היתה שתאים ב- SCN המכילים את השעון יורים מהר במהלך היום ולאר בלילה. אך כעת הראינו שהתאים המכילים את מנגנון השעון הם שקטים במהלך היום, כאשר כולם חשבו שהם יורים מהר", אמר דיקמן.
פיגינס אמר שהממצאים "מכריחים אותנו להעריך מחדש מה שחשבנו שאנו יודעים אודות הפעילות החשמלית בשעון הביולוגי במוח". בנוסף, התוצאות מפגינות את החשיבות של מחקר שיתופי בין-תחומי, הוא הוסיף.
"מחקר זה מעורר שאלות חשובות אודות האם המוח עובד בדרך אנלוגית או דיגיטלית", אמר בל.
מקור:
University of Michigan
University of Michigan
