كيف تؤثر إيقاعات الساعة البيولوجية على أدمغتنا؟

توضح دراسة أجراها الدكتور جوناثان ليبتون، في مستشفى بوسطن للأطفال، العلاقة بين إيقاعات الساعة البيولوجية، وهي دورات الجسم الطبيعية ليلا ونهارا، واتصالات الدماغ المعروفة باسم المشابك العصبية.

وتجيب هذه الدراسة على سؤال طالما تردد على ألسنة الكثيرين: لماذا نكون أكثر نشاطا عقليا في أوقات معينة من اليوم؟

يعد هذا العمل أول من قدم تفسيرًا خلويًا وجزيئيًا للتقلبات الطبيعية على مدار اليوم في اليقظة والإدراك والقدرة على التعلم والتذكر.

وقال ليبتون، طبيب النوم في قسم الأعصاب: ««لقد عرفنا منذ أكثر من قرن أن الوقت من اليوم يؤثر على الإدراك والذاكرة، ولكن حتى الآن ظلت الآليات بعيدة المنال».

في عام 2015، وصف ليبتون وزملاؤه في مجلة الخلية كيف يمكن أن تكون «الساعة» عبارة عن «ساعة».

بروتين BMAL1

البروتين المسمى BMAL1 هو العقل المدبر لتوقيت إنتاج البروتين في الخلايا.

في الدراسة الجديدة، التي قادتها إيلاريا بارون، وتم نشرها في مع تقدم العلوم، أظهروا أن BMAL1 يظهر في المشابك العصبية في أوقات معينة من اليوم، مما ينظم المشابك العصبية والقدرة على الاستجابة للتغيرات في البيئة، وبالتالي تمكين الدماغ من التعلم وترميز الذكريات.

يعتقد ليبتون أن الدماغ يستفيد من إيقاعاتنا اليومية الطبيعية للحفاظ على الطاقة عند الحاجة إليها، وقال: «العمليات المعرفية تتطلب طاقة كبيرة».

وبالرغم من كونه مجرد دفعة أولى، إلا أن هذا العمل يشير إلى إمكانية تحسين الوظيفة الإدراكية في الحالات التي تؤثر على المشابك العصبية والتي تحتوي على عنصر الساعة البيولوجية، مثل مرض آلزهايمر، والاضطراب ثنائي القطب، ومرض باركنسون، والتصلب الحدبي المعقد، ومتلازمة X الهشة.

هل يمكننا تحسين الوظيفة الإدراكية عبر BMAL1؟

تعتبر هذه النتائج تتويجًا لـ6 سنوات من العمل المضني، ووفقًا لتقديرات ليبتون، تم استخدام أكثر من 12 تقنية مخبرية مختلفة.

ركز الباحثون على الحصين، الذي يعاني من تقلبات يومية ملحوظة، ووجدوا أن تغيرًا كيميائيًا صغيرًا يدفع BMAL1 إلى التفاعل مع CaMKIIa، وهو منظم مهم للوظيفة التشابكية وتكوين الذاكرة. لقد كانوا قادرين على منع هذا التفاعل دون التأثير على وظائف الساعة الأساسية الأخرى مثل توقيت دورات النوم / الاستيقاظ أو التمثيل الغذائي.

وبعيدًا عن الحُصين، لاحظ ليبتون وزملاؤه أيضًا وجود BMAL1 في نقاط الاشتباك العصبي في القشرة المخية والمخيخ، لذا يمكن أن تمتد النتائج التي توصلوا إليها لتشمل وظائف دماغية أخرى.

وقال ليبتون: «يمكننا البدء في استكشاف كيفية إتلاف بوابة المشابك العصبية في الأمراض التنكسية العصبية والنمو العصبي».

وأضاف: «يمكننا أن ننظر إلى ما يحدث لإيقاع بروتين الساعة وكيف يمكننا تحسينه، أحد الأشياء المثيرة للاهتمام هو أن تفاعل BMAL1 وCaMKIIa هو حدث كيميائي حيوي، وهو الفسفرة، والذي من المحتمل أن يتم استهدافه بالأدوية، أشعر أن هذه هي بداية الكثير من الأعمال الأخرى».