Los investigadores dirigidos por Toru Takumi en el Instituto de Ciencias del Cerebro RIKEN en Japón han descubierto un mecanismo clave que subyace en cómo los animales realizan un seguimiento de las estaciones. El estudio, publicado en Actas de la Academia Nacional de Ciencias , muestra cómo la maquinaria del reloj circadiano en el cerebro codifica los cambios estacionales en la duración de la luz del día a través de la actividad GABA junto con los cambios en la cantidad de cloruro ubicada dentro de ciertas neuronas.
El control del tiempo estacional es importante tanto para los animales como para las personas, y los estudios recientes indican que se logra mediante la misma parte del cerebro que gobierna nuestros ritmos circadianos diarios. Esta área del cerebro, llamada núcleo supraquiasmático SCN, se expresa cíclicamenteciertos genes "reloj" durante un período de 24 horas, pero no todas las neuronas marchan al mismo ritmo. Dos regiones en el SCN están ligeramente desfasadas, y a medida que aumenta la duración del día, también lo hace la brecha de fase entre ellas.
Para comprender cómo sucede esto, los investigadores primero midieron los niveles de expresión del gen del reloj Bmal1 en los SCN dorsales y ventrales explantados de ratones que habían estado viviendo en ciclos de luz de día largo o de día corto. Como era de esperar, los niveles cíclicos de BMAL1 en las regiones dorsal y ventral del grupo de día largo estaban desfasados, mientras que los deel grupo de días cortos se sincronizó. El análisis de modelos predijo que el acoplamiento entre las dos regiones no es una calle de doble sentido, y que esta asimetría hace que la región dorsal se desfase cuando aumenta la luz del día.
El equipo de investigación descubrió que el neurotransmisor GABA desempeña un papel importante en este proceso. En la mayoría de los casos, GABA inhibe la actividad de las neuronas. Sin embargo, algunas neuronas SCN están realmente excitadas por GABA. El autor principal Jihwan Myung explica: "GABA se vuelve excitadorcuando los niveles de cloruro dentro de las neuronas son altos. Sospechamos que los cambios en la función GABA a través del SCN podrían representar la fuerza repulsiva que empuja a estos dos grupos de neuronas fuera de fase ".
Cuando los investigadores bloquearon la actividad de GABA, la gran brecha de fase observada en el grupo de día largo desapareció y los ciclos de los niveles de Bmal1 se parecieron a los del grupo de día corto, lo que no se vio afectado. Esto sugirió al equipo que GABA tieneun efecto especial en el SCN dorsal
Para probar esta hipótesis, midieron los niveles de expresión de otros dos genes - Nkcc1 y Kcc2 - que son responsables de importar y exportar cloruro. Descubrieron que en los SCN de día largo, la relación de expresión de los dos genes en el SCN dorsal cambió, por lo que se importó mucho más cloruro. Esto hizo que el efecto de GABA fuera preferentemente excitadoren la región dorsal. La importación de cloruro de bloqueo abolió la brecha de fase observada en el grupo de día largo y, como lo predice el modelo, incluso hizo que los SCN entrenados en un ciclo de luz diurno de 12 horas se parecieran al grupo de día corto.
"Al igual que en otros animales, nuestros cuerpos hacen un seguimiento de las estaciones", dice Myung, "y los cambios repentinos en la duración del día estacional pueden causar un grave trastorno del estado de ánimo en algunas personas. Comprender cómo ajustar nuestro reloj estacional interno podría conducir a un efecto efectivoformas de ayudar a las personas cuyos relojes internos han sido interrumpidos "
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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