Kiedy efektywnie myślimy? Szybko biegamy? - decyduje wielkość komórek

Niewykluczone, że dzięki temu odkryciu można by na przykład przewidzieć, iż największe prawdopodobieństwo pobicia rekordu świata w biegu na sto metrów przypada u kogoś na godzinę siódmą rano, a rozwiązania skomplikowanego zadania matematycznego na godzinę dwunastą w południe.

Do tej pory uważano, że na zmiany plastyczne w mózgu - głównie liczby połączeń pomiędzy komórkami - wpływają bodźce zewnętrzne (np. wzrokowe lub dźwiękowe) lub uszkodzenia mózgu - wyjaśniła prof. Pyza, pracownik Instytutu Zoologii UJ.

Prof. Pyza specjalizuje się w badaniach rytmów biologicznych w układzie nerwowym, czyli kontroli aktywności mózgu poprzez tzw. zegar biologiczny. Badania prowadzi na muszce owocowej (Drosophila melanogaster), przypuszcza jednak, że podobnych procesów należy się również spodziewać u ssaków, w tym także u człowieka.

Jak wyjaśniła, pod wpływem bodźców w komórkach nerwowych, czyli neuronach powstają sygnały nerwowe, przekazywane do kolejnych neuronów poprzez tzw. połączenia synaptyczne. Ostatecznie trafiają do odpowiednich rejonów mózgu, gdzie tworzą się nowe połączenia pomiędzy komórkami. Liczba tych połączeń zależy nie tylko od bodźców zewnętrznych, ale także od tzw. zegara biologicznego, który wskazuje, kiedy w ciągu doby liczba tych połączeń powinna być największa - wyjaśniła profesor.

Okazuje się, że na plastyczność mózgu mogą wpływać także tzw. komórki glejowe w mózgu, stanowiące obok komórek nerwowych drugi składnik tkanki nerwowej. Wcześniej uważano, że główną funkcją komórek glejowych jest odżywianie neuronów. Obecnie wiadomo już, że komórki te regulują również pracę neuronów.

Badania prof. Pyzy wykazały, że wielkość zarówno neuronów jak i komórek glejowych zmienia się dwukrotnie w ciągu doby - powiększają się, kiedy są aktywne. O cyklicznych zmianach rozmiaru komórek decyduje sygnał-komenda z zegara biologicznego w organizmie.

U człowieka nadrzędny zegar biologiczny ulokowany jest w mózgu. Stanowi skupisko komórek nerwowych, tzw. neuronów zegara, których działanie kontrolowane jest przez tzw. geny zegara. Aktywność neuronów zegara - wysyłających sygnały - komendy do innych komórek w mózgu oraz do różnych narządów ciała, jak wątroba, serce czy nerki - decyduje o tym, w jakich porach dnia człowiek ma najwięcej siły, a jego umysł funkcjonuje najsprawniej.

Każdy człowiek ma indywidualny zegar, wyznaczający na przykład rytm biologiczny snu i czuwania. Zegar wskazuje pory, w których organizm jest w najwyższej gotowości do wykonywania danej czynności, jak na przykład zapamiętywanie lub bieg sprinterski - powiedziała prof. Pyza.