在人类和其他动物中，大脑中央生物钟发出的信号产生季节和日常生活节奏。它们帮助身体为预期的环境变化做好准备，并优化睡眠、进食和进行其他日常活动的时间。
圣路易斯华盛顿大学的科学家正在研究人体内部生物钟如何计时的细节。他们的新研究于 7 月 24 日发表在 《美国国家科学院院刊》上，有助于解答关于昼夜节律如何产生和维持的长期问题。
在所有哺乳动物中，昼夜节律的信号都来自大脑中一小部分称为视交叉上核(SCN)的区域。华盛顿大学和其他机构此前的几项研究试图确定一种名为 GABA 的神经递质是否在同步单个 SCN 神经元的昼夜节律方面发挥作用。然而，GABA 在 SCN 中的作用仍不清楚。
“过去，我们曾发表过关于药物阻断 GABA 系统的数据，发现 SCN 细胞之间的同步性仅有适度增加，” 艺术与科学学院的研究科学家、新研究的第一作者Daniel Granados-Fuentes说。
他和其他科学家引入的化学干预措施似乎并没有改变SCN中神经元的放电方式，也没有影响小鼠实际行为的昼夜节律调节。
因此，Granados-Fuentes 和他的团队成员采取了不同的方法。研究人员改变了两种 GABA 受体的表达，以查明受体密度是否对同步性或行为有任何影响。
Granados-Fuentes 表示：“调节受体数量被认为对调节学习和记忆等生理过程很重要，但对调节昼夜节律却不重要。”但在这种情况下，改变 γ2 或 δ GABA 受体的密度会产生显著效果。
减少或改变小鼠视交叉上核中的这些受体，可使其昼夜节律幅度降低三分之一。本研究中的小鼠增加了白天跑轮运动，减少了正常的夜间跑步。
研究人员还发现，γ2 或 δ GABA 受体的减少或突变可使昼夜节律 SCN 细胞之间的同步性和幅度减半(以体外放电率或蛋白质表达来衡量)。
格拉纳多斯-富恩特斯说，两种 GABA 受体类型中任何一种的过度表达都会补偿另一种的缺失，这表明这两种受体可以在 SCN 中以类似的方式发挥作用，尽管它们被描述为介导不同的生理过程。
了解昼夜节律很重要，因为如果昼夜节律被打乱，人们会遭受许多负面后果。他们可能会出现白天疲劳、激素水平变化、胃肠道问题、情绪变化等。
Granados-Fuentes 说：“这些发现使我们能够了解 GABA 受体密度的变化是否对调节季节性反应很重要，例如自然界中的动物如何应对白天较长的夏季和白天较短的冬季。”
Granados-Fuentes 在生物学家Erik Herzog的实验室工作 ，后者是 Viktor Hamburger 艺术与科学系杰出教授，也是本研究的合著者。Steven Mennerick是华盛顿大学医学院 John P. Feighner 神经精神药理学教授，也是精神病学和神经科学教授，也是本研究的合作者和合著者。
这项研究促成了美国国立卫生研究院 (NIH) 下属的国家神经疾病和中风研究所获得一笔新资助，用于资助赫尔佐格实验室与华盛顿大学麦凯尔维工程学院和圣路易斯大学的合作。
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