«Уже более века мы знаем, что время суток влияет на когнитивные способности и память, но до сих пор механизмы были неуловимы», — говорит Липтон, специалист по сну в отделении неврологии и исследователь в Центре нейробиологии Ф.М. Кирби.
В новом исследовании, проведенном под руководством доктора философии Иларии Бароне и опубликованном в Science Advances, сообщается, что BMAL1 обнаруживается в синапсах мозга в определенное время суток, регулируя способность синапсов реагировать на изменения в окружающей среде и тем самым позволяя мозгу учиться и кодировать воспоминания.
Липтон считает, что мозг использует наши естественные циркадные ритмы для сохранения энергии на тот случай, когда она понадобится. «Когнитивные процессы требуют больших энергетических затрат», — объясняет он.
Хотя это всего лишь первые данные, работа предполагает возможность оптимизации когнитивных функций в условиях, которые влияют на синапсы и имеют циркадный компонент, таких как болезнь Альцгеймера, биполярное расстройство, болезнь Паркинсона, комплекс туберозного склероза и синдром хрупкой Икс.
Полученные результаты являются кульминацией шести лет кропотливой работы и, по подсчетам Липтона, более десятка различных лабораторных методов.
Исследователи сосредоточились на гиппокампе, который характеризуется заметными циркадными колебаниями, и обнаружили, что небольшое химическое изменение побуждает BMAL1 взаимодействовать с CAMKIIa, важнейшим организатором синаптических функций и формирования памяти. Они смогли заблокировать это взаимодействие, не затрагивая другие основные функции часов, такие как синхронизация циклов сна / бодрствования или метаболизм. Помимо гиппокампа, Липтон и его коллеги также наблюдали BMAL1 в синапсах в коре головного мозга и мозжечке, поэтому их выводы могут быть распространены на другие функции мозга.
«Мы можем посмотреть, что происходит с ритмом часового белка и как мы можем его оптимизировать. Интересно то, что взаимодействие BMAL1 и CAMKIIa представляет собой биохимическое событие, фосфорилирование, на которое потенциально могут воздействовать лекарства. Мы можем начать исследовать, как стробирование синапсов может нарушаться при нейродегенеративных заболеваниях и заболеваниях, способствующих развитию нервной системы», — говорит Липтон.