科學家發現動物大腦微調晝夜行為節律的原理

我們的身體和行為似乎常常有自己的節奏。為什麼我們每天都在同一時間上廁所？為什麼我們不能在正確的時間入睡，就會感到不對勁？晝夜節律是一種幕後力量，塑造了我們的許多行為和健康。日本金澤大學的Michihiro Mieda和他的團隊正在研究大腦的晝夜節律控制中心如何調控行為。

研究人員報告説，大腦晝夜節律控制中心的血管加壓素神經元對於調節該中心的分子鐘的輸出時間至關重要，因此也是晝夜節律行為。

該控制中心被稱為超基質核（superchiasmatic nucleus），包含多種類型的神經元，它們利用GABA分子傳遞信號，但對每種類型如何促進我們的身體節律知之甚少。在他們最新的研究中，研究人員專注於產生精氨酸加壓素的GABA神經元，精氨酸加壓素是一種調節人體腎功能和血壓的激素，研究小組最近表明它也參與調節大腦中SCN產生的節律的週期。

為了研究這些神經元的功能，研究人員首先創造了特殊的小鼠，其中只在產生加壓素的SCN神經元中刪除了神經元之間GABA信號傳遞所需的一個基因，該蛋白質允許GABA在被送到其他神經元之前被包裝起來，在沒有包裝的情況下，沒有一個加壓素神經元能夠發出任何GABA信號。

這意味着這些神經元不能再使用GABA與節律控制中心的其他部分進行交流。從表面上看，結果很簡單。與對照組小鼠相比，這些小鼠表現出更長的清醒活動時間，即更早開始活動，更晚結束活動。

那麼，神經元中缺乏包裝基因會破壞分子鐘信號？事實上，現實並非如此簡單。更仔細的檢查表明，分子鐘的進展是正確的。那麼，發生了什麼？

研究人員使用鈣成像來檢查血管加壓素神經元內的時鐘節奏後發現，雖然活動的節奏與對照組小鼠的行為時間相匹配，但這種關係在血管加壓素神經元的GABA傳遞缺失的小鼠身上被打亂了。相比之下，改良小鼠的SCN輸出節奏，即SCN神經元的電活動與它們的行為具有相同的不規則節奏。

研究表明，來自上核的加壓素神經元的GABA信號有助於在分子鐘的約束下固定行為時間。