Синхронизация внутренних часов: решение проблемы задержки реактивного движения и старения

Путешествия в дальние страны могут быть захватывающими, но их часто сопровождает такая неприятность, как смена часовых поясов. Адаптация к новому часовому поясу может привести к усталости, нарушению режима сна и множеству других неприятных ощущений, которые могут омрачить увлекательное путешествие.

Как мы знаем, джетлаг – это результат рассогласования между внутренними часами нашего организма, известными как циркадная система, и внешней средой. С годами ученые поняли, что в организме человека имеется несколько внутренних часов, каждый из которых откалиброван по-своему. Когда эти часы расходятся, будь то из-за смены часовых поясов или старения, это может привести к ряду проблем со здоровьем.

В этой статье мы погрузимся в увлекательную сферу циркадных ритмов, узнаем о влиянии старения и о том, как исследователи проливают свет на уменьшение задержки в движении. Мы рассмотрим недавно опубликованное в журнале Chaos исследование, проведенное группой ученых из Северо-Западного университета и Института Санта-Фе, в котором представлена новая теоретическая модель для понимания сложных взаимодействий между несколькими внутренними часами и их реакцией на такие факторы, как старение и задержка полета.

Синхронизация внутренних часов: решение проблемы задержки реактивного движения и старения

Синхронизация внутренних часов: решение проблемы задержки реактивного движения и старения

Сложность циркадных часов

Последние исследования выявили наличие циркадных часов практически в каждой клетке и ткани человеческого организма. Каждый из этих внутренних часов опирается на свой собственный набор сигналов для поддержания калибровки. Например, часы мозга синхронизированы с естественным циклом «свет-темнота», а периферические органы, такие как пищеварительная система, согласовывают свои ритмы с временем приема пищи.

Однако не всегда эти внутренние часы идут гладко. «Противоречивые сигналы, такие как теплая погода во время короткого фотопериода или ночной прием пищи, могут сбить внутренние часы с толку и вызвать десинхронию», – объясняет автор работы Итон Хуанг (Yitong Huang), подчеркивая тонкую природу наших циркадных систем.

Тонкости влияния этих различных внутренних часов друг на друга уже давно являются предметом научного любопытства. Большинство предыдущих исследований было сосредоточено на одних часах или конкретном сигнале времени, что оставляло критические пробелы в нашем понимании того, как несколько часов синхронизируются в присутствии противоречивых сигналов.

Синхронизация внутренних часов: решение проблемы задержки реактивного движения и старения

Новая математическая схема

Хуанг и ее коллеги пошли по другому пути, создав математическую структуру для моделирования сложного взаимодействия между этими сложными системами. Их модель включает две популяции связанных между собой осцилляторов, которые имитируют естественные ритмы циркадных циклов. Важно отметить, что каждый осциллятор влияет на другие, одновременно реагируя на уникальные внешние сигналы.

Этот инновационный подход позволил исследователям изучить нарушения, которые могут влиять на эту взаимосвязанную систему, и определить, что усиливает эти эффекты. В частности, они обнаружили, что общие симптомы старения, такие как ослабление сигналов между циркадными часами и снижение чувствительности к свету, делают систему более восприимчивой к сбоям и медленнее восстанавливающейся.

Синхронизация внутренних часов: решение проблемы задержки реактивного движения и старения

Удивительное решение: Роль питания

Один из наиболее интригующих результатов исследования связан с простым, но эффективным методом ускоренного восстановления организма после смены часовых поясов и других подобных нарушений. Согласно результатам исследования, ключ к улучшению сна лежит в желудке.

«Более плотный прием пищи ранним утром в новом часовом поясе может помочь преодолеть смену часовых поясов», – утверждает Хуанг. Однако она предостерегает от постоянного смещения графика приема пищи или позднего ночного перерыва, поскольку такая практика может привести к рассогласованию внутренних часов.

Синхронизация внутренних часов: решение проблемы задержки реактивного движения и старения

Что ждет нас впереди

Пока научное сообщество продолжает разбираться в сложностях работы циркадных систем, авторы данного исследования планируют изучить и другую сторону этого уравнения. Их будущие исследования направлены на выявление факторов, способствующих устойчивости внутренних часов. Такие открытия могут стать основой для разработки практических рекомендаций по предотвращению смены часовых поясов и поддержанию здоровой циркадной системы с возрастом.

В заключение следует отметить, что понимание сложного танца наших внутренних часов и их реакции на старение и задержку реактивного движения продолжается. Благодаря новаторским исследованиям, подобным рассмотренному здесь, мы, возможно, однажды окажемся лучше подготовленными к тому, чтобы наслаждаться плавным переходом между часовыми поясами и более энергичным будущим без реактивной задержки.

American Institute of Physics