Οι κιρκάδιοι ρυθμοί και ο εγκέφαλος: μερικές τελευταίες εξελίξεις από τις έρευνες

Σε ένα εξειδικευμένο εργαστήριο στο Νοσοκομείο των Brigham και των Γυναικών (BWH), περίπου 25 εθελοντές πέρασαν ένα μήνα σε ένα χώρο χωρίς παράθυρα και ηχητικά απομονωμένο, ελεύθερο από εξωτερικές ενδείξεις σχετικές με χρόνο. Έζησαν σε κύκλους 28 ωρών, με την τροφή και τον ύπνο τους να μετατοπίζεται τέσσερις ώρες αργότερα κάθε μέρα, ενώ οι ερευνητές έλεγχαν τη γλυκόζη τους, την ινσουλίνη και άλλα επίπεδα στο αίμα μετά από ελεγχόμενα γεύματα.

Οι επιστήμονες που διεξάγουν αυτή την πολυετή μελέτη θέλουν να γνωρίσουν πώς οι παρατεταμένες αλλαγές στους κιρκάδιους ρυθμούς – η εσωτερική διαδικασία που ακολουθεί έναν περίπου 24-ωρο κύκλο – μπορεί να επηρεάσουν το μεταβολισμό και το βάρος του σώματος σε ανθρώπους που έχουν αντισυμβατικά προγράμματα ύπνου-έγερσης, όπως οι νοσηλευτές, οι φρουροί ασφαλείας και οι πιλότοι. «Γνωρίζουμε ότι οι εργαζόμενοι σε νυχτερινές βάρδιες είναι περισσότερο επιρρεπείς να κερδίζουν βάρος και να αναπτύσσουν ασθένειες όπως ο διαβήτης», ανέφερε η Jeanne Duffy, νευροεπιστήμονας του BWH, συμμετέχουσα στη μελέτη και αναπληρώτρια καθηγήτρια ιατρικής στο Harvard Medical School (HMS).

Σε ένα κοντινό εργαστήριο ιατρικού κέντρου ο Clifford Saper, καθηγητής νευρολογίας και νευροεπιστήμης στο Harvard Medical School, ηγείται ενός σχετικού με μεταβολισμό πειράματος για να παρατηρηθεί πώς τα ποντίκια προσαρμόζονται σε ένα 20-ωρο πρόγραμμα εναλλαγής φωτός και σκοταδιού – τέσσερις ώρες συντομότερο από μια κανονική ημέρα. Ο Saper και η Duffy είναι μεταξύ των 60 μελών του προσωπικού στο Τμήμα Ιατρικής Ύπνου του HMS συνεισφέροντας στην αύξηση της γνώσης σχετικά με τον ύπνο, τους κιρκάδιους ρυθμούς και την υγεία.

Μαζί με το μεταβολισμό και τα μοτίβα ύπνου, το κιρκάδιο σύστημα επηρεάζει πολλές σημαντικές λειτουργίες, στις οποίες συμπεριλαμβάνονται οι καρδιακοί ρυθμοί, η πίεση αίματος, η θερμοκρασία του σώματος, τα επίπεδα ορμονών και η παραγωγή ούρων. Οι κιρκάδιες διαταραχές και η έλλειψη ύπνου συνδέονται με σοβαρά προβλήματα υγείας που εκτείνονται από τον καρκίνο στην παχυσαρκία στην κατάθλιψη. Η πρόσφατη έρευνα του Saper επίσης συνδέει τους κιρκάδιους ρυθμούς με επιθετική συμπεριφορά. «Οι κιρκάδιοι ρυθμοί διεισδύουν σε κάθε διάσταση της ζωής», ανέφερε.

Στοιχεία από τη φυσιολογία του κιρκάδιου κύκλο

Υπάρχοντες στους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς, οι κιρκάδιοι ρυθμοί ρυθμίζονται από το φως, τη συμπεριφορά και ένα μηχανισμό βιολογικού ωρολογίου – ένα σύνολο γονιδίων-ωρολογίων που βρίσκονται στα κύτταρα μέσα στο σώμα. Το κύριο βιολογικό ρολόι, που βασίζεται στον υποθάλαμο του εγκεφάλου, είναι ένα σμήνος από περίπου 20000 νευρικά κύτταρα που αποκαλούνται υπερχιασματικός πυρήνας (επειδή βρίσκεται επάνω από το οπτικό χίασμα). Τα κύτταρα αυτά λαμβάνουν εισιόντα από τα μάτια και στέλνουν σήματα σχετικά με το χρόνο της ημέρας «έτσι ώστε όλα τα ωρολόγια του σώματος να τρέχουν με ένα ομοιόμορφο πρόγραμμα», λέει ο Saper, του οποίου η ομάδα μελετά την εγκεφαλική δικτύωση του εμπλέκεται σε αυτή τη σύνθετη διεργασία.

Ακόμη και καθημερινές συνήθειες, όπως το διάβασμα των κινητών μας πριν πέσουμε για ύπνο, μπορεί να παρέμβουν στους βιολογικούς μας ρυθμούς. Σε πρόσφατες μελέτες, για παράδειγμα, η Duffy και οι συνεργάτες της στο HMS βρήκαν ότι επαναλαμβανόμενη βραδινή χρήση του tablet, που εκπέμπει φως, καταστέλλει την απελευθέρωση της ορμόνης που συμβάλει στον ύπνο, της μελατονίνης και μετατοπίζει το κιρκάδιο ρολόι αργότερα, καθυστερώντας την ώρα του ύπνου και μειώνοντας την εγρήγορση το επόμενο πρωί. Ρυθμίζοντας τη φωτεινότητα και τους χρωματικούς τόνους στις e-συσκευές μπορούμε να ελαχιστοποιήσουμε αυτά τα φαινόμενα.

Ο έμφυτος κύκλος μας δεν είναι ακριβώς 24 ώρες, έτσι τα βιολογικά μας ωρολόγια πρέπει να επαναρυθμίζονται καθημερινά για να συγχρονίζονται με την περιστροφή της Γης. Εξαιτίας αυτού και επειδή η έκθεση κάθε προσώπου στην εναλλαγή φως-σκοτάδι είναι διαφορετική εξαρτώμενη από τις συνήθειες και την τοποθεσία, ο χρονισμός του βιολογικού μας ωρολογίου είναι δύσκολο να μετρηθεί. «Προσπαθούμε να φθάσουμε στο σημείο», λέει η Duffy, «όπου να μπορούμε εύκολα να λέμε τον βιολογικό χρόνο στο σώμα σας, σε σύγκριση με το βιολογικό χρόνο στο δικό μου». Με αυτό τον τρόπο, η κιρκάδια επιστήμη υπόσχεται για προτεινόμενη υγιεινή και αλλαγές συμπεριφοράς που προσαρμόζονται στην ατομική μας σύσταση.