Part 33: Między laboratorium a wielką filozofią. Nieznana strona Ludwika Flecka.

Part 32: O wpływie światła na funkcjonowanie mózgu

Cykliczne zmiany dnia i nocy sprawiają, że zwierzęta wykazują rytmy w zachowaniu (określone pory snu i aktywności), procesach fizjologicznych (ciśnieniu krwi, stężeniu hormonów we krwi, itp.), a także dobowe zmiany na poziomie komórkowym (zmiany komunikacji pomiędzy komórkami, zmiany kształtu komórek) i molekularnym (poziom produkcji określonych białek). Wszystkie te rytmy w organizmach żywych są regulowane przez zegary biologiczne, które zlokalizowane są w mózgu oraz licznych tkankach peryferycznych. Takie oscylatory mogą być synchronizowane przez warunki zewnętrzne (intensywność światła, temperaturę, dostępność pokarmu), ale potrafią utrzymywać się przez dłuższy czas w stałych warunkach, np. w całkowitej ciemności. Komórki oscylatorów charakteryzują się ekspresją kilkunastu genów zegara, których poziom zmienia się cyklicznie w ciągu doby. Endogenny mechanizm zegara jest kontrolowany przez światło za pośrednictwem białka kryptochromu (CRY), będącego fotoreceptorem światła niebieskiego. Dr Milena Damulewicz z Zakładu Biologii i Obrazowania Komórki Uniwersytetu Jagiellońskiego prowadzi badania nad regulacją rytmów okołodobowych w układzie wzrokowym. Najlepszym modelem do takich badań jest muszka owocowa, Drosophila melanogaster, u której mechanizm zegara jest dobrze poznany, a jednocześnie podobny do mechanizmu opisanego u ssaków, dzięki czemu wyniki uzyskane w badaniach owadów pozwalają lepiej zrozumieć mechanizmy regulacji okołodobowych procesów u ludzi. W ramach wieloletniej współpracy z prof. Gabriellą Mazzotta z Uniwersytetu Padewskiego udało się opisać nowe funkcje CRY w regulacji plastyczności synaptycznej, a także procesów behawioralnych, takich jak sen. Wykazano m.in., że w układzie wzrokowym białko CRY może tworzyć kompleksy z białkiem presynaptycznym BRP, dzięki czemu jest ono degradowane. Proces ten zachodzi w trakcie dnia, kiedy CRY jest aktywowane przez światło. Zmiany poziomu białka BRP w trakcie doby mają wpływ na liczbę i wielkość synaps w zakończeniach fotoreceptorów siatkówki, co z kolei pozwala na precyzyjną regulację poziomu percepcji i przekaźnictwa bodźców wzrokowych do głębszych partii mózgu. W efekcie, poprzez regulację aktywności neuronów zegara w ciągu doby, białko CRY ma wpływ na poziom aktywności i snu owadów. Wynik ten pokazuje jak dużą rolę odgrywa światło w regulacji procesów fizjologicznych i behawioralnych. Zdobyta wiedza na temat wpływu światła na funkcjonowanie mózgu ma bardzo istotne znaczenie, gdyż sugeruje, że nadmierna ekspozycja na światło może powodować nie tylko zaburzenia snu, ale także prawidłowego procesu widzenia. Polsko – włoska współpraca w zakresie tych badań była możliwa dzięki grantom Narodowego Centrum Nauki oraz stypendium im. Bekkera NAWA.

Part 31: Czwarta rewolucja przemysłowa – opowieść o inteligentnych systemach, które wzajemnie się komunikują