バイオリズムは脳の代謝に依存する

私たちの生活のリズムは昼と夜の変化に依存しますが、その主な原動力は日光ではなく、体内のいわゆる「体内時計」、つまり体内の生物学的プロセスの強度の変化に関与する概日リズムです。

これらのリズムの周期はおよそ24時間です。特に、人間の睡眠覚醒サイクルは外的要因ではなく、主に内的バイオリズムに依存していることが実験的に証明されています。

哺乳類では、概日リズムは視床下部にある視交叉上核と呼ばれる脳の小さな領域によって生成されます。

イリノイ大学の生物学教授マーサ・ジレット氏が率いる新たな研究により、脳梁上核が脳自体の代謝、特に細胞内における化学エネルギーの生成と移動を制御していることが発見されました。研究者たちは主に、ラットとマウスの脳梁上核組織における酸化還元反応と呼ばれる現象に注目しました。

酸化還元反応では、分子は電子を手放し（酸化され）、電子を獲得します（還元されます）。研究者たちは、視交叉上核におけるこれらのプロセスが24時間周期で行われ、比喩的に言えば、脳細胞内の情報伝達経路を開閉していることを発見しました。

マーサ・ジレット教授は、この発見の重要性について次のように説明しました。「脳の言語は電気信号に基づいています。この言語は、脳のある部分の細胞が互いに、そして脳の他の部分にどのような信号を送るかを決定します。根本的な発見は、視交叉上核が外部からの介入なしに、体内時計を活性化する内部代謝振動を持っていることです。」

これまで代謝は脳活動に「役立つ」と考えられてきましたが、私たちは代謝が脳活動の一部であることを証明しました。私たちの研究は、細胞の代謝状態の変化が神経活動の結果ではなく、原因である可能性を示唆しています。

本研究には、マーサ・ジレット氏に加え、大学院生のユ・ヤンチュン氏、博士課程のギャビー・ゴビンダヤ氏、大学院生のイェ・ジアイン氏、大学院生のリアナ・アルティニアン氏、電気・コンピュータ工学教授のトッド・コールマン氏、化学教授のジョナサン・スウィドラー氏、薬理学教授のチャールズ・コックス氏が参加しました。ジレット氏、ゴビンダヤ氏、イェ氏、スウィドラー氏、コックスはイリノイ・ベックマン研究所に所属しています。

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