|
Global Lithuanian Net: san-taka station: |
|
Laikrodžiai mūsų kūne
Biologinis laikrodis padeda mūsų smegenims ir kūnui veikti pagal tvarkaraštį.
Biopsichologas John Gibbon laiką pavadino "pirmapradžiu kontekstu". Jis svarbus gėlei,
išskleidžiančiai žiedlapius auštant, žąsims, skrendančioms į pietus rudenį, skėriams,
besispiečiantiems kas 17 m
Žmogaus kūne biologiniai laikrodžiai skaičiuoja sekundes,
minutes, dienas, mėnesius ir metus. Jie valdo sekundžių dalis trunkančius teniso padavimus,
kasmėnesinius menstruacijos hormonų išskyrimus
Ląstelių chronometrai netgi nusprendžia,
kada pasibaigė jūsų laikas. Laikrodis nustoja tiksėti; ir tada mirštame.
Jie tokie pat įvairūs, kaip kad skirtingi sekundometrai ir saulės laikrodžiai. Vieni jų labai
tikslūs ir nesikeičia; kiti mažiau patikimi, tačiau pavaldūs sąmonei. Vieni priklauso nuo planetų
ciklų, kiti remiasi molekuliarine struktūra. Šių laiko matuoklių fiziologija tebėra neaiški. Tačiau
jau randami atsakymai į kai kuriuos klausimus. Kodėl stebimas puodas neužverda? Kodėl
laikas bėga greičiau, kai esate laimingi? Kodėl žmonės gyvena ilgiau nei žiurkėnai?
Jei straipsnis šis jus sudomino, laikas jį skaitant prabėgs greitai. Jei jis nepatinka, jis bėgs
kankinamai ilgai. Tai smegenų "sekundometro" ypatybė kai nustatomi laiko intervalai. Tas
sekundometras padeda nustatyti, kaip greitai turite bėgti, kad sugautumėt kamuolį. Jis
pasako, kiek dar galite pasivolioti lovoje nuskambėjus žadintuvui.
S. M. Rao funkcionalinio magnetinio rezonanso (fMRI) tyrimas nurodė, kurios smegenų
vietos atsakingos už tokį laiko intervalų nustatymą. Tyrimo metu išklausomi dvi tonų poros ir
sprendžiama, ar intervalas pirmoje yra trumpesnis nei antroje. Už tai atsakingos smegenų
dalys sunaudoja daugiau deguonies. Vienas pirmųjų yra pagrindinis nervų centras
(basal ganglia), ilgai sietas su judėjimo valdymu. Vienoje jo vietoje, vadinamoje dryžuotuoju kūnu
W. H. Meck sukurtoje teorijoje jų vaidmuo svarbiausias laiko intervalų nustatymui.
Laikoma smegenų žievėje esant osciliatorių, vibruojančių skirtingais ritmais neatsižvelgiant į
kaimynų dažnį. Žinoma, kad dauguma smegenų žievės ląstelių vibruoja 10-40 kartų per
sekundę be išorinio dirginimo kiekviena savo dažniu, "tarsi žmonės kalbantys miniose".
Tie osciliatoriai sujungti su dryžuotuoju kūnu milijonais signalus perduodančių ataugų, tad
dryžuotojo kūno dygliuoti neuronai gali "klausytis" visų tų "pokalbių". Tarkim, kažkas (pvz.,
teniso kamuoliukas) patraukia smegenų žievės dėmesį. Visiems žievės neuronams
pasiunčiamas stimuliuojantis signalas sukeliantis būdingą elektrinį piką, įvykstantį maždaug
po 300 ms. Jis suveikia kaip šūvis, po kurio žievės ląstelės atnaujina savo nuosavus
virpesius.
Tačiau, kadangi jie pradėjo vienu metu, ciklai sudaro atgaminamą nervų veiklos atkarpą.
Dygliuoti neuronai stebi tą veiklą, kuri padeda "paskaičiuoti" praėjusį laiką. Intervalo gale
(pvz., atlėkus teniso kamuoliukui), pagrindinio nervų mazgo dalis, vadinama "juodąja
medžiaga" (substantia nigra) į dryžuotąjį kūną siunčia neurotransmiterio dopamino dozę. Tai
priverčia dygliuotus neuronus užrašyti smegenų žievės osciliatorių būseną sukuriamas tarsi
smegenų žievės kadras. "Kiekvienam intervalui yra unikalus laiko atspaudas", sako Meck'as.
Kai tik dygliuotas neuronas gauna laiko atspaudą tam įvykiui, įvykio pasirodymas
priverčia tiek "iššauti" smegenų žievės sinchronizavimo signalą, tiek pasiųsti dopaminą to
intervalo pradžioje. Dopaminas nurodo dygliuotiems neuronams pradėti stebėti
tolimesnius žievės impulsus. Kai dygliuoti neuronai aptinka laiko atspaudą, žymintį intervalo
pabaigą, jie pasiunčia elektros pulsą iš dryžuotojo kūno į kitą smegenų centrą vadinamą
gumburu (thalamus). Šis, savo ruožtu, komunikuoja su smegenų žieve ir atliekamos
aukštesnio lygio funkcijos, tokios kaip prisiminimas ar sprendimo priėmimas. Tokiu būdu laiko
nustatymo mechanizmas apsisuka ratu nuo žievės prie dryžuotojo kūno, tada per gumburą
vėl prie žievės.
Jei Meck'as yra teisus ir dopamino perdavimas vaidina svarbų vaidmenį laiko intervalų
nustatyme, tada susirgimai ir vaistai, kurie veikia dopamino lygį, gali sutrikdyti tą ciklą. Būtent
tai Meck'as ir kiti nustatė. Sergančiųjų Parkinsono liga smegenys išskiria mažiau dopamino
dryžuotame kūne ir jų laikrodžiai sulėtėja. Tiriant matosi, kad šie pacientai nuolat klaidingai
įvertina laiko intervalus. Marihuana taipogi sumažina dopamino lygį ir sulėtina laiko suvokimą.
Atpalaiduojantys stimuliatoriai, kaip kokainas ir methamphetaminas padidina dopamino lygį ir
pagreitina laikrodžius. Adrenalinas ir kiti streso hormonai taip pat pagreitina "laikrodžius",
todėl sekundės pasirodo tarsi valandos. Gilaus susimąstymo ar ekstremalių emocijų situacijos
gali "užtvindyti" ar apeiti sistemą tada gali atrodyti, kad laikas sustojo arba visai
neegzistuoja. Kadangi dėmesio atkreipimas inicijuoja laiko nustatymo procesą. Meck'as
spėja, kad žmonės su sutrikusiu dėmesiu gali irgi turėti problemų jaučiant laiką. Vidinis
laikrodis gali būti treniruojamas didesniam tikslumui. Muzikantai ir atletai žino, kad pratybos
tobulina laiko pajautą
Laimei, tvarkingesnis laikrodis muša kas 24 val. Cirkadinis (nuo "circa" apie ir "diem"
diena) laikrodis suderina mūsų kūnus pagal Saulės šviesos ir tampos ciklą. Jis padeda
reguliuoti paros įpročius, tokius kaip miegą naktį ir pabudimą ryte. Tačiau jo įtaka yra
platesnė. Kūno temperatūra reguliariai pakyla vėlyvą popietę, o nukrenta kelios valandos iki
pabundant. Kraujo spaudimas paprastai pradeda svyruoti 6-7 val. Streso hormono kortisolio
sekrecija rytą 10-20 kartų didesnė nei naktį. Šlapinimosi ir tuštinimosi procesai paprastai
nevyksta naktį ir atsistato ryte.
Cirkadinis laiko reguliavimas labiau panašus į laikrodį, o ne sekundometrą, nes veikia be
išorinio poveikio. Tyrimai parodė, kad jis išlieka net nesant dienos šviesos. Ir jis pasireiškia
kiekvienoje kūno ląstelėje. Tačiau dienos šviesa padeda jam susiderinti. Pažanga to proceso
supratime nemaža. Du nervų ląstelių (po 10 tūkst.) sankaupos smegenų pogumburis
(hypothalamus) nuo seno laikomos laikrodžio buveine. Tyrimai rodo, kad tie centrai, dažnai
vadinami supračiasmatiniu branduoliu (SCN), valdo kraujo spaudimo, kūno temperatūros,
aktyvumo ir budrumo fliuktuacijas. Jie taip pat nurodo kankorėžinei liaukai (pineal), kada
išskirti melatoniną, sukeliantį žmogui miegą ir gaminamą tik naktį.
2002 m. atskiros tyrinėtojų komandos įrodė, kad akių tinklainės ląstelės perduoda
informaciją apie šviesos lygius į SCN. Tos ląstelės, nervų ląstelių poaibis, veikia visiškai
nepriklausomai nuo stiebelių ir kolbelių (bacili; coni), kurios yra tarpininkės vaizdo
atpažinime ir gerokai mažiau jautrios staigiems šviesos pokyčiams. Tas nerangumas atitinka
cirkadinę sistemą.
Mokslininkai spėjo, kad SCN kažkaip koordinuoja visų ląstelių laikrodžius. Paskutinio
dešimtmečio viduryje buvo atrasti keturi pagrindiniai genai, kurie valdo cirkadinius ciklus. Tie
genai randasi visuose audiniuose. Taip pat M. Menaker įrodė, kad išoriniai veiksniai gali keisti
cirkadinį ritmą audiniuose, tačiau to paties SCN geno cirkadinis ciklas lieka nepakitęs. Tad
atsisakyta SCN atsakomybės už lokalius laikrodžius: "Kūne yra osciliatoriai, funkcionuojantys
atskirai nuo osciliatorių smegenyse". Tai reiškia, kad pagrindiniai ciklai valdomi SCN, nors
budrumo sąlygos (pvz., pamaininis darbas) keičiasi. Tad nenuostabu, kad dirbantys pamaininį
darbą dažniau serga širdies ligomis, virškinimo sistemos bei miego sutrikimais.
Panašiai yra ir su metų laikais. Tyrimai rodo, kad visus metus žmonės keliasi maždaug
tuo pačiu metu, nes to reikalauja darbas, vaikai ar šunys. Tai reiškia, kad šiaurės platumose
žmonės žiemą keliasi pora valandų iki švintant. Skirtumas tarp dienos ilgumo ir veiklos
trukmės gali paaiškinti sezoninį emocinį sindromą (SAD). JAV spalio-kovo laikotarpiu jis
paveikia apie 5% suaugusiųjų, kurie skundžiasi svorio augimu, apatija ir nuovargiu. SAD
dažnumas šiaurėje 10 kartų didesnis nei pietuose. A. J. Lewy mano, kad SAD pacientai
įveiktų depresiją žiemą keldamiesi su aušra. Tada atitiktų metų laikas ir dienos tvarkaraštis.
Laimei, žmogus mažiau jautrus metų laikams nei kiti gyvūnai. Gali būti, kad šių sezoniniai
ciklai (žiemos miegas, migracija, poravimasis) yra valdomi tų pačių cirkadinių ciklų. Tamsa,
kurią registruoja SCN ir kankorėžinė liauka, ilgomis žiemos naktimis ilgiau siunčia melatonino
signalus.
Kodėl gyvūnų sezoniniai ciklai tokie ryškūs. Kaip žmogus prarado jautrumą jiems?
Menaker'is atsako: "mes vystėmės tropikuose!". Dauguma tropikų gyvūnų nerodo ryškių
sezoninių elgesio pokyčių nes metų laikai skiriasi nežymiai. Jie poruojasi neatsižvelgdami į
metų laikus, nes nėra "geriausio" laiko palikuonims atsirasti. Žmonės irgi visada gyvena
šilumoje. Kai mūsų protėviai pradėjo pritaikyti savo gyvenamą aplinką, metų laikai ėmė
vaidinti mažesnį vaidmenį.
Tačiau vienas žmonių elgsenos aspektas liko ciklinis: moterys subrandina kiaušinėlius tik
kartą per mėnesį. Laikrodis, reguliuojantis ovuliacijas ir menstruacijas, yra gerai aprašytas
cheminis ciklas, kurį galima valdyti hormoniniais vaistais, pratimais ir net kitų moterų su
menstruacija buvimu greta. Tačiau būdingo menstruacijų ciklo trukmės priežastis nežinoma.
Tai, kad jis sutampa su Mėnulio ciklu, yra sutapimas. Nerasta įtikinamo ryšio tarp Mėnulio
spinduliavimo ar jo gravitacinės jėgos ir moterų reprodukcinių hormonų. Tad menstruacijų
mėnesinio ciklo paslaptis tebėra neatskleista.
Žmonės linkę sieti senėjimą su senatvinėmis ligomis (vėžiu, širdies ligomis, osteoporoze,
artritu ar Alzheimerio liga) manydami, kad tų ligų išnykimas galėtų gerokai prailginti gyvenimo
trukmę. Biologai sako, kad yra ne taip. Kas gi nulemia gyvenimo trukmę?
Mokslininkai atsakymo ieško ląstelių lygyje. Labiausiai tikėtinu kandidatu yra vadinamasis
mitozinis laikrodis. Šis laikrodis prižiūri ląstelių dalijimosi, arba mitozės, procesą. Tai tarsi
smėlio laikrodis, kuriame viena smiltelė atitinka vieną ląstelės pasidalijimą. Kadangi laikrodyje
yra baigtinis smiltelių skaičius, tai ir ląstelių dalijimųsi skaičius yra baigtinis. Mėginiuose jos
dalijasi 60-100 kartų, tada liaujasi. "Jos tiesiog staiga liaujasi augti. Jos kvėpuoja,
metabolizuoja, juda, tačiau daugiau nesidalina", aiškina J. Sedivy. Mėginiuose ląstelės tokią
Biologai laiko, kad ląstelės pasensta, kai telomerų ilgis sutrumpėja iki tam tikros ribos.
Titia de Lange pasiūlė kitokį šio sąryšio aiškinimą. Sveikose ląstelėse chromosomų galai užsilenkia
tarsi ranka įkišta į kišenę. Ta "ranka" yra apie 100-200 blokų telomeros, kuri susivijusi viena,
ne poroje kaip likusi dalis. Daugiau kaip tuzino specialių proteinų pagalba vienos gijos galas
yra įkišamas atgal į dvigubą viją dėl saugumo. Kai telomerų labai sumažėja, jei negali taip
užsilenkti. Neįkištas galas yra pažeidžiamas, nes gali susiklijuoti su kitais neįkištais galais.
Susiklijavimas sukelia sumaištį ląstelėje. Jos miršta arba tampa vėžinėmis. p21 ir telomerų
uždavinys gali būti nutraukti ląstelių dalijimąsi. Ir tada senatvė visai nepriklauso nuo nervų
sistemos, nes dauguma nervų ląstelių nesidalina.
Reikia neužmiršti, kad DNR ląstelių dalijimosi metu neretai būna pažeidžiamos, tad labai
tikėtina, kad daugiau kartų pasidalijusios (senos) ląstelės gali sukaupti genetinių klaidų.
"Ląstelių dalijimasis yra rizikingas", pastebi J. Campisi. Tad nenuostabu, kad kūnas riboja
mitozę. Ir, ištekėjus smėliui iš smėlio laikrodžio, nėra galimybės jį apversti.
Parengė
Cpt.Astera's Advisor
Papildoma literatūra:
Papildomai skaitykite:
|
(corpus striatum), yra įtartinai gausu tankiai sujungtų nervų ląstelių, gaunančių signalus iš kitų
smegenų sričių. Ilgos šių ląstelių ataugos turi 10-30 tūkst. spyglių, kurių kiekvienas renka
informaciją vis iš kito neurono kitoje srityje. Šie dygliuoti dryžuotojo kūno neuronai yra kritinė
smegenų dalis [daugiau apie smegenų struktūrą žr. 
Vienas iš vidinių sekundometrų privalumų yra jų lankstumas. Valios pastangomis galime juos
sustabdyti ar paleisti, o taip pat nekreipti į juos dėmesio. Tačiau "laikrodžių" tikslumas nėra
didelis ir svyruoja tarp 5-60%. Jie prasčiau veikia kai žmogus išsiblaškęs ar veikiamas
įtampos. Ir laiko nustatymo klaidos tuo didesnės, kuo ilgesni intervalai.
būseną pasiekia per kelis mėnesius. Laimei, žmogaus kūne jos dalijasi gerokai rečiau. Tačiau
kažkur per 70 m. jos vis tiek išnaudoja savo limitą. Amžiaus pabaigoje J. Sedivy paskelbė,
kad jam pavyko padidinti dalijimosi ciklų skaičių (gaunant papildomai 20-30 dalijimųsi)
mutavus vienintelį geną, kuris koduoja p21 proteiną, kuris susijęs su pokyčiais
struktūrose vadinamose telomeromis, kurios yra chromosomų galuose. Telomeros sudarytos iš
tos pačių dalykų, kaip ir genai: DNR. Jie susideda iš tūkstančių pasikartojimų DNR sekų,
nekoduojančių jokio žinomo proteino. Kiekvienąkart, kai ląstelė dalijasi, dalis telomerų
prarandama. Jaunų žmonių embrionų telomerų ilgis yra 18-20 tūkst. blokų. Senatvėje jų ilgis
tebūna tik 6-8 tūkst. blokų.
