Нейрофизиологи наблюдали за двумя группами мышей.
Удлинение светового дня и потепление вызывают в организме физиологические изменения: повышается уровень серотонина, улучшается настроение, меняется восприятие цветов.
Тонкая настройка
В 2015 году нейрофизиологи из Института мозга RIKEN (Япония) в течение месяца наблюдали за двумя группами мышей, одна из которых содержалась в условиях длинного светового дня, а другая — короткого. Затем у грызунов извлекли нервные ткани из супрахиазмального ядра — подкорковой структуры мозга, играющей у животных роль своеобразного генератора суточных ритмов.
Исследование тканей показало, что у мышей из первой группы экспрессия гена Bmal1, связанного с управлением циркадными ритмами, находилась в противофазе в верхней и нижней областях супрахиазмального ядра, в то время как у их сородичей, живших в условиях короткого светового дня, все было синхронизировано. Это результат действия гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), которая в мозге одних животных вела себя как тормозной медиатор, а для других была одновременно тормозным и возбуждающим медиатором разных участков ядра.
Авторы работы предположили, что длительность светового дня каким-то образом переопределяет действие ГАМК. Это приводит к десинхронизации двух противолежащих кластеров нейронов в мозге мышей, и весь организм меняет ритмы, приспосабливаясь к условиям определенного времени года — весны, лета, осени или зимы.
Новые краски весны
Когда мозг по продолжительности светового дня понимает, что наступает новый сезон, организм перестраивается. У некоторых животных эти изменения очевидны: например, заяц-беляк зимой меняет окрас, чтобы спрятаться в снегу от хищников. У других адаптация менее заметна.
Так, небольшие рыбки вида японская медака (Oryzias latipes) с потеплением становятся более активными, начинают лучше распознавать цвета. Японские исследователи поместили двух особей в аквариум, где, меняя уровень освещения и температуру воды, создавали условия, соответствующие разным временам года. В «холодный сезон» рыбы большую часть времени проводили на дне и плавали намного медленнее. С приходом тепла резко активизировались.
Повторив эксперимент в брачный период, исследователи обнаружили, что в зависимости от сезона у рыб меняется цветовосприятие.
На плавниках медак, ищущих пару, появляются оранжевые пятна. Рыбам показывали изображения их сородичей серого и оранжевого цветов, моделируя при этом разные погодные условия. В холодной воде у картинок с оранжевой медакой рыбы проводили в три раза меньше времени, чем в теплой. А вот серая особь не интересовала никого.
Анализ генов, отвечающих за фоточувствительность, показал, что экспрессия одного из них, связанная с красным цветом, у рыб, проживающих в холодных и темных условиях, в пять раз ниже.
Весеннее освобождение
Согласно исследованию американских ученых, восприятие цветов в течение года меняется и у человека. Например, летом желтый цвет кажется более зеленым, чем зимой. Это объясняется адаптацией зрения к среде обитания. Когда вокруг много зеленого (летняя листва) или белого (снег), зрительная система действует немного по-разному.
Считается, что сдвиги в цветовосприятии могут быть связаны с сезонным аффективным расстройством — типом депрессии, возникающим в конце осени и начале зимы, но почти моментально исчезающим с приходом весны. Среди симптомов — снижение уровня энергии, чрезмерная потребность в сне, переедание, прибавка в весе и десоциализация.
По мнению немецких ученых, склонность мало двигаться и много спать, характерная для сезонной депрессии, — это физиологическая адаптация, возникшая у человека в доисторические времена. Для наших предков зимние месяцы были настоящим испытанием, поскольку еды не хватало и достать ее было негде. Холодные и темные дни мог пережить тот, кто мало двигался и много спал, — это снижало потребность в калориях.
Исследователи из Медицинского университета в Берлине считают, что причина депрессии — в уровне серотонина. Это вещество вырабатывается в мозге и отвечает за хорошее настроение, эмоциональную устойчивость. Чем короче световой день, тем меньше в организме этого нейромедиатора, поэтому возникает ощущение упадка сил.
Ученые из Эдинбургского университета полагают, что при смене сезонов изменения в выработке гормонов в человеческом организме координируют гены TAC1 и EAY3. Их активация в гипофизе интенсифицируется при сезонном сокращении светлого времени суток. При этом TAC1 отвечает за выработку специфических белковых молекул, выполняющих сигнальные функции и запускающих синтез в мозге другого гормона — пролактина, действие которого на организм животных, как считают ученые, помогает приспособиться к условиям окружающей среды.
Интересно, что ген EYA3, играет ту же роль у птиц. Значит, механизм сезонной гормональной регуляции возник как минимум триста миллионов лет назад — когда жил общий предок птиц и млекопитающих.
