Синхронизация внутренних часов может помочь смягчить последствия старения
Путешествие в далекие места — отличный способ получить новые впечатления, но смена часовых поясов может стать неприятным побочным эффектом. Приспособление к новому часовому поясу часто сопровождается усталостью, трудностями со сном и множеством других проблем, которые могут превратить захватывающее приключение в унылое путешествие.
Причиной смены биоритмов является разница между циркадной системой — внутренними часами организма — и окружающей средой. Примерно на рубеже веков ученые начали осознавать, что в организме есть несколько внутренних часов, откалиброванных по-разному, и что симптомы, подобные смене часовых поясов, могут возникнуть, когда эти часы рассинхронизируются друг с другом. Это может произойти по-разному и с возрастом становится все более распространенным.
Команда ученых из Северо-Западного университета и Института Санта-Фе разработала теоретическую модель для изучения взаимодействия между множеством внутренних часов под воздействием старения и сбоев, таких как смена часовых поясов. Их статься была опубликована в журнале Chaos.
Современные исследования показали, что циркадные часы присутствуют почти в каждой клетке и ткани организма. Каждый из них полагается на свой собственный набор сигналов для калибровки; Например, часы мозга зависят от солнечного света, а периферические органы калибруются во время еды.
«Противоречивые сигналы, такие как теплая погода во время короткого фотопериода или ночной прием пищи (то есть когда мозг собирается отдохнуть), могут сбить с толку внутренние часы и вызвать десинхронизацию», — говорит автор иследования Итун Хуанг.
На данный момент мало что известно о том, как различные внутренние часы организма влияют друг на друга. Дополнительная сложность учета нескольких часов означает, что исследователи склонны использовать упрощенные модели.
«Большинство исследований в первую очередь сосредоточены на одном конкретном временном сигнале или отдельных часах», — поясняет Хуанг. «В нашем понимании синхронизации нескольких часов по противоречивым временным сигналам остаются важные пробелы».
Хуанг с коллегами применили другой подход, построив математическую основу, объясняющую это сложное взаимодействие между системами. Их модель включает две популяции связанных осцилляторов, которые имитируют естественные ритмы циркадных циклов. Каждый осциллятор влияет на другие, одновременно регулируясь на основе уникальных внешних сигналов.
Используя эту модель, команда смогла изучить, как такая связанная система может быть нарушена и что ухудшает эффект. Они обнаружили, что общие симптомы старения, такие как более слабые сигналы циркадных часов и более низкая чувствительность к свету, приводят к тому, что система становится более уязвимой к сбоям и медленнее восстанавливается.
Они также нашли новый метод ускорения восстановления после смены часовых поясов и подобных сбоев. Согласно их результатам, путь к лучшему сну лежит через желудок.
«Обильный обед ранним утром в новом часовом поясе может помочь преодолеть смену часовых поясов», — говорит Хуанг. «Постоянно менять график приема пищи или есть ночью не рекомендуется, так как это может привести к рассогласованию внутренних часов».
Авторы планируют исследовать другую сторону уравнения и выявить факторы, которые приводят к более устойчивым внутренним часам. Такие открытия могут привести к рекомендациям по предотвращению смены часовых поясов или сохранению здоровья циркадной системы до старости.