生理時鐘對於大腦功能的影響以及在精神疾病中的角色之簡單介紹

生理時鐘對於各種生物而言是影響身體各種恆定的重要因素,近期的研究發現生理時鐘在各種大腦的活動以及多種精神疾病之中扮演著重要的角色,本篇文章將針對與[生理時鐘對於大腦、精神的各種影響]這一主題相關的幾篇論文做出簡單的介紹。

首先要介紹關於生理時鐘的來源,M. C. Tackenberg et al. 2018 這篇論文提出了關於視交叉上核(suprachiasmatic nucleus, SCN)以及光週期的概要,在人體生理時鐘主要藉由SCN這一腦區調控,利用視交叉上核對於光週期的感知藉此影響人體的各種規律。而另一篇論文 A. Porcu et al. 2018 則闡述了晝夜長短隨著四季變化時,如此環境上的光週期變化對於SCN其中的神經傳導物質以及時鐘基因(clock gene)造成的影響,間接影響了人類對於睡眠、情緒等等的調控。

除了SCN,神經膠質細胞(glial cell)對於人體的生理時鐘也有不小的影響。D. Chi-Castaneda et al. 2017 這篇論文則提出了關於神經膠質細胞針對分子鍾節律之潛在作用的解說,其中也包括了與此作用相關的幾個臨床上的意義,例如與神經可塑性或是免疫系統的關聯等等。

前面所提到的時鐘基因除了在SCN之外也被發現在其他腦區之中,與細胞的訊息傳輸和資訊處理息息相關,K. H. Snider et al. 2018 這篇論文回顧了幾個與ERK/MAPK和GSK3β這些與巡息傳遞相關的激酶或路徑,它們與生理時鐘與記憶相關的假說,O. Rawashdeh et al. 2018 則總結了MAPK、cAMP和CREB在由海馬回主導的記憶處理和生理時鐘之中的角色。

生理時鐘同時也跟人體的獎勵以及上癮機制有所關連,L. M. DePoy et al. 2017 提出了關於生理時鐘如何影響獎勵機制的調控以及睡眠障礙對獎勵和毒癮機制的影響,關於這些發現的回顧,其中更集中在分子時鐘以及多巴胺系統。A. K. Nobrega et al. 2017 這篇論文則將重點放在利用果蠅這種模式生物探討、驗證生理時鐘和上癮機制之間的關係。

在精神及情緒疾病的層面上,生理時鐘也有著許多關聯。M. Astiz et al. 2018 回顧了近期對於孕期壓力與生理時鐘和代謝之間關係的研究, A. Albrecht  et al.   2017  則提出了生理時鐘、恐懼記憶和壓力的反應,這之間神經迴路上的關係,也包含了時鐘基因在恐懼記憶的處理中扮演的角色,這也顯示了生理時鐘和創傷後症候群等疾病之間的關聯。此外在   C. A. Vadnie et   al.   2017   此篇論文中,回顧了生理時鐘失調和躁鬱症等情緒疾病之間在動物模型和臨床上的關聯,同時也提出了SCN在情緒疾病中作為病因或者是藥理學療法目標的可能。最後, S. Kaladchibachi et al. 2018 則討論了關於光療法對於精神疾病的可能性。

這些論文都再再揭示了生理時鐘對於人體恆定的重要性,但其中機制尚有許多未明的部分,需要接下來更進一步的研究解明。


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撰文:曾思喬

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原始論文:Harry Pantazopoulos, Karen Gamble, Oliver Stork, and Shimon Amir, “Circadian Rhythms in Regulation of Brain Processes and Role in Psychiatric Disorders,” Neural Plasticity, vol. 2018
https://www.hindawi.com/journals/np/2018/5892657/

參考文獻:
“Photoperiodic Programming of the SCN and its Role in Photoperiodic Output,” M. C. Tackenberg et al. 2018
“Photoperiod-Induced Neuroplasticity in the Circadian System”   A. Porcu et al. 2018
“The Role of Mammalian Glial Cells in Circadian Rhythm Regulation”  D. Chi-Castaneda et al. 2017
“Circadian Regulation of Hippocampal-Dependent Memory: Circuits, Synapses, and Molecular Mechanisms”  K. H. Snider et al. 2018
“Clocking In Time to Gate Memory Processes: The Circadian Clock Is Part of the Ins and Outs of Memory” O. Rawashdeh et al. 2018
“Neural Mechanisms of Circadian Regulation of Natural and Drug Reward” L. M. DePoy et al. 2017
“Drosophila: An Emergent Model for Delineating Interactions between the Circadian Clock and Drugs of Abuse”  A. K. Nobrega et al. 2017
“Perinatal Programming of Circadian Clock-Stress Crosstalk” M. Astiz et al. 2018
“Circadian Rhythms in Fear Conditioning: An Overview of Behavioral, Brain System, and Molecular Interactions”    A. Albrecht  et al.   2017
“Circadian Rhythm Disturbances in Mood Disorders: Insights into the Role of the Suprachiasmatic Nucleus”    C. A. Vadnie et   al.   2017
“Precision Light for the Treatment of Psychiatric Disorders”   S. Kaladchibachi et al.   2018

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