Forfattere
Har du nogensinde undret dig over, hvorfor du er aktiv om dagen og søvnig om natten? Hvorfor er nogle dyr som ugler og mus det modsatte? En stor del af forklaringen er den såkaldte døgnrytmefotoreception, som er den måde, vi synkroniserer kroppens indre 24-timers ur med lyscyklussen udenfor. Denne proces starter i øjet. I denne artikel diskuterer vi, hvad der kendetegner døgnrytmelyset, og hvilke forskere der har hjulpet os med at forstå denne proces. Vi udforsker de vigtigste dele, der er involveret i døgnrytmefotosansen: fotopigmenter, som er de pigmenter i øjet, der ændrer sig, når de absorberer lys, og som findes i hver deres celle. Til sidst undersøger vi ganglieceller, som er særlige celler i øjet, der sender information til hjernen.
Hvorfor er du aktiv om dagen og søvnig om natten? Denne cyklus sker på grund af en proces, der kaldes circadian photoreception. Det er den måde, vi synkroniserer kroppens indre 24-timers ur med de lyse og mørke perioder udenfor. Fotoreception betyder, at et biologisk system registrerer lys. Døgnrytme betyder en rytme, der er tæt på 24 timer. Så cirkadisk fotoreception er den måde, hvorpå biologiske ur af hjernen, en særlig del af hjernen kaldet SCN, synkroniserer sin 24-timers rytme med solopgangen. Hjernens biologiske ur er til gengæld ansvarlig for at opretholde mange døgnrytmer: mentale, fysiske og adfærdsmæssige ændringer, der er knyttet til 24-timers-uret. Døgnrytmens fotoreception er en del af det visuelle system, så det er relateret til processer, der foregår i øjnene. Når man tænker på øjnene, tænker man normalt på synet. Fotoreceptorer er en særlig type nerveceller i øjnene, som reagerer på lys. Om dagen bruger vi fotoreceptorer, der kaldes tappe. Om natten, når der er lidt lys, bruger vi en anden type fotoreceptorer, som kaldes stave. Stave og tappe indeholder fotopigmenter fotopigmenter er særlige pigmenter, som ændrer sig, når de absorberer lys. Hver fotoreceptorcelle indeholder kun én type eller farve fotopigment.
Forskere fandt ud af, at døgnrytmefotofølelse kræver øjnene. Hvordan testede de dette? De brugte mus, da mus ligner mennesker med hensyn til genetik og adfærd. Mus og mennesker har de samme fotopigmenter i de samme typer celler. Cellerne ser endda ens ud og har samme størrelse. Forskerne fjernede de celler, der forbinder musenes øjne med deres hjerner. Derefter testede de musene for at se, om de stadig vågnede ved “solopgang”. Det gjorde de ikke! Musene havde dog stadig regelmæssige søvncyklusser, men de faldt i søvn og vågnede op uafhængigt af solopgangen. Det fik forskerne til at konkludere, at i hvert fald en del af døgnrytmens fotoregistrering må foregå i øjet [1]. Senere viste forskere, at nogle mennesker, der var helt blinde, stadig synkroniserede deres søvncyklusser med lyscyklusser [2]! Dette var et tidligt bevis på, at mennesker, ligesom mus, havde ekstra fotoreceptorer ud over dem, der bruges til synet. Forskere fandt også en vej, der forbinder øjet med det biologiske ur i hjernen, som er forskelligt fra den del af hjernen, der gør det muligt for os at se. Dette biologiske ur i hjernen kaldes SCN, som står for suprachiasmatic nucleus (Figur 1). Selv om SCN er et lille hjerneområde, er det meget vigtigt og forbundet med flere andre hjerneområder [3].
Lyset registreres af vores øjne, og informationen sendes til hjernen gennem synsnerverne. Hjernens centrale ur, den suprachiasmatiske kerne, findes der, hvor nerverne fra de to øjne mødes over ganen. Det er det samme hos mennesker og mus.
For at forstå mere om døgnets fotoreception placerede forskerne mus i tre forskellige situationer. De placerede nogle mus under forhold, der svarede til lys om dagen og mørke om natten, og registrerede deres aktivitet. Musene løb kun på deres løbehjul om natten. Derefter placerede de kun mus i mørke. Selv om der ikke var noget sollys, der fortalte musene, hvad klokken var, fulgte musene deres biologiske ur [4]. Det betyder, at de vågnede og gik i seng med en daglig rytme, men den rytme matchede ikke længere uret på væggen.
Til sidst lyste forskerne en lille smule lys på musene i det konstante mørke. Derefter placerede de musene i mørket igen. De fandt ud af, at musene næste dag stod op et par timer tidligere, og i resten af eksperimentet vågnede musene på dette nye tidligere tidspunkt. De konkluderede, at musenes søvn/vågne-cyklusser var blevet nulstillet. Det blinkende lys ændrede det tidspunkt, de vågnede på. Hvis de gav det samme lysglimt på et andet tidspunkt af dagen, vågnede musene desuden et par timer senere den følgende dag. Igen var deres indre ur blevet nulstillet [5].
Dernæst ville forskerne teste, om lysets styrke og den tid, de lyste på musene, havde indflydelse på resultaterne. De fandt ud af, at musenes døgnrytmelys kræver mere lys for at blive aktiveret end stave gør – stave bliver aktiveret med meget lidt lys. Den lysmængde, der er nødvendig for døgnrytmens fotoreception hos mus, ligger lige over styrken af måneskin. Det giver mening, fordi mus er natdyr (dyr, der vågner om natten). Når mus er vågne i måneskinnet, ønsker de ikke, at måneskinnet skal nulstille deres indre ur, fordi de allerede er ved at vågne på det rigtige tidspunkt (figur 2). I stedet bruger de den smule lys, de ser ved solnedgang og solopgang, til at indstille deres ure.
Månelyset er ikke stærkt nok til at nulstille musens biologiske ur. Mennesker er dog vågne i løbet af dagen. Det betyder, at alt lys, vi ser om natten, kan nulstille vores døgnrytme. Ser du tv eller bruger en elektronisk enhed, når du går i seng? Dette lys kan være stærkt nok til at forstyrre døgnrytmeopfattelsen. I stedet kunne du læse en bog!
Forskerne fandt også ud af, at det cirkadiske fotoregistreringssystem ser ud til at tælle antallet af lysglimt, det registrerer over lange perioder. Det er anderledes end den måde, stave og tappe fungerer på. Det døgnrytmeafhængige fotoregistreringssystem kan måle mængden af lys, der kommer ind i øjnene. Så et skarpt lys over kort tid kan have samme effekt som et svagere lys, der skinner over lang tid [6].
Forskerne ønskede at finde ud af, præcis hvor de fotoreceptorer, der er ansvarlige for døgnets fotoreception, var placeret. De fleste forskere antog, at stængerne eller tappene var ansvarlige, men de var nødt til at teste denne idé.
Clyde Keeler var en af de første forskere, der fandt mus, som ikke havde stave og tappe, hvilket betyder, at disse mus var blinde. Men Keeler fandt ud af, at disse mus stadig kunne reagere på mængden af lys ved at ændre størrelsen på deres pupiller [7]. Senere gennemførte Melanie Freedman og Russel Foster et lignende eksperiment. De fandt ud af, at blinde mus stadig kunne reagere på lysets styrke og ændre deres sengetider i overensstemmelse hermed. De konkluderede, at der måtte være et andet fotopigment i nethinden – men andre forskere ville have flere beviser [8].
Fosters studerende, Ignacio Provencio, hjalp med at finde bevis for et nyt fotopigment. Dette nye fotopigment, kaldet melanopsin var forskellig fra de fotopigmenter, der findes i stave og tappe. Opdagelsen af dette fotopigment i frøhud var med til at bevise, at Foster havde ret.
Provencio opdagede, at melanopsin fandtes i ganglionceller placeret i det inderste lag af øjet (figur 3) [9]. Ganglieceller er særlige celler, der sender information til hjernen. Normalt reagerer ganglieceller, som får information om lys fra stave og tappe, ikke direkte på lys. Men forskeren David Berson fandt ud af, at ganglieceller, der indeholder melanopsin, reagerer direkte på lys. Forskerne gav disse ganglieceller et særligt navn: intrinsisk fotosensitive retinale ganglieceller (ipRGC’er). Navnet lyder kompliceret, men når vi bryder det ned, er det let at forstå. Intrinsisk betyder “af natur”. Fotosensitiv betyder “følsom over for lys”. Retinal henviser til, hvor cellerne findes, nemlig i nethinden. Den sidste del er typen af celle-ganglieceller [10].
Lyset skinner gennem gangliecellerne i nethinden til stængerne og tappene bagest i øjet. Stængerne og tappene sender lysinformationen tilbage til gangliecellerne, som så sender informationen videre til hjernen. Nogle ganglieceller kaldet ipRGC’er reagerer direkte på lys og har ikke brug for stave og tappe til at tale med hjernen. Det er melanopsin inde i ipRGC’erne, der faktisk registrerer lyset. Nethinden kan bruge enten melanopsin eller stave og tappe til at opnå cirkadisk fotoreception (CPr). Hvis ipRGC’erne selv er døde, er der ingen døgnrytmefotoseparation.
Forskere fandt ud af, at ipRGC’er bruger den samme vej fra øjet til hjernen, som det cirkadiske fotoreceptionssystem bruger [10, 11]. De fandt også ud af, at ipRGC’er har brug for omtrent samme mængde lys for at blive aktiveret, som mennesker og mus har brug for til at indstille deres indre ur [12]. Derudover ser ipRGC’erne ud til at tælle antallet af lysglimt, de får over lange perioder. Det betyder, at ipRGC’er tæller lysglimt: For eksempel vil kort, skarpt lys og langt, svagt lys føre til det samme antal lysglimt. Dette var en virkelig stor ting i det visuelle videnskabelige samfund, fordi det udfordrede den vedvarende idé om, at fotoreception kun forekommer i stave og tappe!
Selvom vi ved, at ipRGC’erne reagerer på lys, er de også forbundet med de andre fotoreceptorer, som stave og tappe. Nederst i figur 3 opsummeres, hvordan disse strukturer arbejder sammen.
Når forskerne fjerner melanopsin, sker der stadig en døgnrytmeopfattelse. Det betyder, at melanopsin ikke er nødvendigt for døgnets fotoreception, fordi stængerne og tappene kan tage over. Når stave og tappe fjernes, sker der også stadig døgnrytmeopfattelse. Det betyder, at stave og tappe ikke er nødvendige for døgnets fotoreception, fordi melanopsin kan tage over. Når både melanopsin, stave og tappe fjernes, sker der ingen døgnrytmefotoseparation [13]. Så de tre fotoreceptorer er nødvendige dele af det cirkadiske fotoreceptionssystem. Hvis ipRGC’erne selv fjernes, i stedet for bare at slukke for deres fotopigmenter, er der heller ingen døgnrytmefotoseparation. Det betyder, at de melanopsin-udtrykkende ipRGC’er er den eneste vej, hvorigennem information fra øjet kommer til hjernens biologiske ur. ipRGC’er kan fange lys ved hjælp af et hvilket som helst af de tre fotopigmenter: stave, tappe eller melanopsin [14].
Døgnfotoregistrering er navnet på den proces, hvor vi tilpasser kroppens indre 24-timers ur til lyscyklussen udenfor, og den starter i øjnene. Opdagelsen af døgnrytmefotoseparation førte til opdagelsen af et nyt fotopigment, melanopsin, som var revolutionerende for synsvidenskaben. Før dette troede forskerne, at stave og tappe var de eneste fotopigmenter hos mennesker. Døgnrytmens fotoreception afhænger af melanopsinholdige celler kaldet ipRGC’er, som udgør den eneste vej, hvormed information bevæger sig fra øjet til det biologiske ur i hjernen. Fordi dette er adskilt fra vores syn, betyder det, at vores hjerner er opmærksomme på lys, som vi ikke “ser”. Vores øjne indstiller vækkeurene i vores SCN, og vores SCN vækker os på det rigtige tidspunkt.
Døgnrytmens fotoreception: Den måde, hvorpå vi synkroniserer kroppens indre 24-timers ur med lyscyklussen udenfor.
Biologisk ur: En organismes indre ur, der opretholder dens døgnrytme.
Fotoreceptor: En særlig celletype, der reagerer på lys. Fotoreceptorer omfatter stave og tappe.
Fotopigment: Pigmenter, der ændrer sig kemisk, når de absorberer lys.
Suprakiasmatisk kerne (SCN): Et lille hjerneområde over ganen, som modtager lysinformation fra øjet og styrer døgnrytmen.
Melanopsin: Et fotopigment, der er mest følsomt over for blåt lys og er vigtigt for døgnets fotoregistrering.
Ganglieceller: Celler, der udgør den inderste del af nethinden. Forgreninger fra disse celler danner en nerve, der går ind i hjernen for at sende information om lys.
Intrinsisk fotosensitive retinale ganglieceller (ipRGC’er): Ganglieceller, der er følsomme over for lys, fordi de indeholder fotopigmentet melanopsin.
Nethinden: Det tynde, lysfølsomme væv, der beklæder indersiden af øjet.
[1] Richter, C. P. 1978. “Mørk-aktiv” rotte omdannet til “lys-aktiv” rotte ved ødelæggelse af 24-timers ur: funktion af 24-timers ur og synkronisatorer. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 75:6276-80. doi: 10.1073/pnas.75.12.6276
[2] Czeisler, C. A., Shanahan, T. L., Klerman, E. B., Martens, H., Brotman, D. J., Emens, J. S., et al. 1995. Undertrykkelse af melatoninudskillelse hos nogle blinde patienter ved udsættelse for stærkt lys. N. Engl. J. Med. 332:6-11. doi: 10.1056/NEJM199501053320102
[3] Moore, R. Y., og Lenn, N. J. 1972. En retinohypothalamisk projektion hos rotten. J. Comp. Neurol. 146:1-14. doi: 10.1002/cne.901460102
[4] Pittendrigh, C. S., og Daan, S. 1976. En funktionel analyse af cirkadiske pacemakere i natlige gnavere. J. Comp. Physiol. 106:223-52. doi: 10.1007/BF01417856
[5] De Coursey, P. J. 1960. Daglig lysfølsomhedsrytme hos en gnaver. Science 131:33-5. doi: 10.1126/science.131.3392.33
[6] Takahashi, J. S., DeCoursey, P. J., Bauman, L. og Menaker, M. 1984. Spektral følsomhed af et nyt fotoreceptivt system, der formidler inddragelse af pattedyrs døgnrytmer. Nature. 308:186-8. doi: 10.1038/308186a0
[7] Keeler, C. E. 1927. Irisbevægelser hos blinde mus. Am. J. Physiol. 81:107-12. doi: 10.1152/ajplegacy.1927.81.1.107
[8] Freedman, M. S., Lucas, R. J., Soni, B., von Schant, M., Muñoz, M., David-Gray, Z., et al. 1999. Regulering af pattedyrs døgnrytme ved hjælp af ikke-stavformede, ikke-kogleformede, okulære fotoreceptorer. Science. 284:502-4. doi: 10.1126/science.284.5413.502
[9] Provencio, I., Rollag, M. D., og Castrucci, A. M. 2002. Fotoreceptivt net i pattedyrs nethinde. Nature. 415:493-3. doi: 10.1038/415493a
[10] Berson, D. M., Dunn, F. A. og Takao, M. 2002. Fototransduktion af retinale ganglieceller, der indstiller det cirkadiske ur. Science. 295:1070-3. doi: 10.1126/science.1067262
[11] Hattar, S., Liao, H. W., Takao, M., Berson, D. M. og Yau, K. W. 2002. Melanopsin-holdige retinale ganglionceller: arkitektur, projektioner og iboende lysfølsomhed. Science. 295:1065-70. doi: 10.1126/science.1069609
[12] Mure, L. S., Vinberg, F., Hanneken, A. og Panda, S. 2019. Funktionel mangfoldighed af menneskelige intrinsisk lysfølsomme retinale ganglionceller. Science. 366:1251-5. doi: 10.1126/science.aaz0898
[13] Panda, S., Provencio, I., Tu, D. C., Pires, S. S., Rollag, M. D., Castrucci, A. M., et al. 2003. Melanopsin er nødvendig for ikke-billeddannende fotiske reaktioner hos blinde mus. Science. 301:525-7. doi: 10.1126/science.1086179
[14] Güler, A. D., Ecker, J. L., Lall, G. S., Haq, S., Altimus, C. M., Liao, H. W., et al. 2008. Melanopsin-celler er de vigtigste kanaler for stav-kogle-input til ikke-billeddannende syn. Nature. 453:102-5. doi: 10.1038/nature06829
Forbrændinger er almindelige skader, der opstår, når varme, varme væsker, kemikalier, elektricitet eller endda solen beskadiger huden. Nogle forbrændinger er milde, som f.eks. solskoldning, mens andre kan være så alvorlige, at de beskadiger muskler, knogler eller endda organer. Mens de fleste forbrændinger er smertefulde, kan de mest alvorlige faktisk være smertefri, fordi de ødelægger nerverne. Forbrændinger svækker også hudens naturlige barriere, hvilket øger risikoen for infektion. Kroppen heler forbrændinger i tre faser, men dybere forbrændinger tager længere tid at komme sig over og kan efterlade permanente ar. Behandlingen afhænger af sværhedsgraden – nogle forbrændinger kan køles med vand, mens andre kræver akut lægehjælp. Denne artikel undersøger, hvad der forårsager forbrændinger, hvordan de klassificeres, og hvordan de heler, hvilket hjælper børn og deres omsorgspersoner med at forstå, hvordan man forebygger, håndterer og kommer sig efter disse skader.
…
Forestil dig dine knogler som fundamentet i et hus – de holder ikke kun din krop oprejst, men beskytter også dine organer og hjælper endda med at producere blodceller. Knogler består af en kombination af kollagen, som giver dem fleksibilitet, og mineraler som calcium, som giver dem styrke, og de spiller en afgørende rolle i kroppen. Vidste du, at dine tænder også er afhængige af stærke knogler? Alveolærknoglen, som støtter dine tænder, skal forblive sund for at sikre, at dit smil forbliver stabilt. Inde i knoglerne findes der specielle celler: osteoblaster opbygger ny knogle, mens osteoklaster “nedbryder” den gamle knogle. Når disse celler er ude af balance, kan der opstå knogletab omkring tænderne, som det ses ved parodontitis, en almindelig mundsygdom hos voksne. For at forebygge parodontitis er det afgørende at opretholde god mundhygiejne, en sund kost og en afbalanceret livsstil. Disse ting øger chancerne for, at dine knogler og tænder forbliver stærke og beskyttede gennem hele dit liv.
…
Bæredygtigt udviklingsmål 8: Anstændigt arbejde og økonomisk vækst har til formål at hjælpe mennesker med at få sikre og retfærdige jobs og tjene nok penge til at forsørge deres familier og lokalsamfund. Dette mål handler om at hjælpe virksomheder med at vokse på en bedre måde og behandle arbejdstagere retfærdigt. At skabe et nyt produkt, hæve eller sænke arbejdstagernes lønninger eller ændre måden, hvorpå arbejdet udføres, indebærer risikable beslutninger, som virksomhedsejere skal overveje. I øjeblikket er et stort spørgsmål, om virksomhederne skal holde fast i traditionelle metoder eller investere i smarte robotter og kunstig intelligens, som kan hjælpe dem med at arbejde hurtigere og bedre. Disse valg kan se enkle ud, men de har vigtige konsekvenser: hvor mange mennesker der får arbejde, hvilken slags arbejde de udfører, og endda hvor meget penge de tjener. I denne artikel vil vi undersøge, hvordan teknologi kan forandre den måde, mennesker arbejder på, og hvordan forskere kan bruge matematiske modeller til at få et indblik i, hvordan fremtidens arbejdspladser kan komme til at se ud.
…
Alle føler sig bange nogle gange, men når en frygt bliver så stærk, at den forhindrer os i at gøre ting, vi gerne vil eller skal, og forstyrrer vores dagligdag, kan det betragtes som en fobi. At være bange for skræmmende ting, som højder, havet eller rotter, er godt og vigtigt for overlevelsen, men for meget frygt kan være skadelig og forårsage psykisk eller fysisk lidelse. Fobier udvikles på grund af mange faktorer. En faktor er genetik, hvilket betyder, at fobier kan nedarves i familien. Fobier kan også skyldes miljømæssige påvirkninger, såsom særligt skræmmende oplevelser. Derudover kan fobier opstå på grund af noget, der kaldes frygtkonditionering, hvor hjernen lærer at forbinde noget harmløst med en følelse af fare. Fobier kan endda udvikle sig ved at se en anden være bange for noget ( ). I denne artikel diskuterer vi nogle af de måder, hvorpå en fobi kan udvikle sig, og hvordan de kan behandles.
…Du modtager om et øjeblik en e-mail med et link, hvor du bekræfter tilmeldingen.
Med venlig hilsen
MiLife
