I ricercatori stanno utilizzando modelli matematici per comprendere meglio gli effetti di interruzioni come l’ora legale, i turni di lavoro notturni, il jet lag o persino lo scorrimento del telefono a tarda notte sui ritmi circadiani del corpo.
I ricercatori dell’Università di Waterloo e dell’Università di Oxford hanno sviluppato un nuovo modello per aiutare gli scienziati a comprendere meglio la resilienza dell’orologio principale del cervello: il gruppo di neuroni nel cervello che coordina gli altri ritmi interni del corpo. Sperano anche di suggerire modi per aiutare a migliorare questa resilienza negli individui con ritmi circadiani deboli o compromessi.
Le continue interruzioni del ritmo circadiano sono state collegate al diabete, alla perdita di memoria e a molti altri disturbi.
“La società attuale sta vivendo un rapido aumento della domanda di lavoro al di fuori delle tradizionali ore diurne”, ha affermato Stéphanie Abo, dottoranda in matematica applicata e autrice principale dello studio. “Questo sconvolge notevolmente il modo in cui siamo esposti alla luce, così come altre abitudini come mangiare e dormire”.
I ritmi circadiani degli esseri umani, o orologi interni, sono i cicli di circa 24 ore seguiti da molti sistemi corporei, che di solito si alternano tra veglia e riposo. Gli scienziati stanno ancora lavorando per comprendere il gruppo di neuroni noto come nucleo soprachiasmatico (SCN) o orologio principale.
Utilizzando tecniche di modellazione matematica ed equazioni differenziali, il team di ricercatori di matematica applicata ha modellato l’SCN come un sistema macroscopico, o quadro generale, composto da un numero apparentemente infinito di neuroni. Erano particolarmente interessati a comprendere gli accoppiamenti del sistema, le connessioni tra i neuroni nel SCN che gli consentono di raggiungere un ritmo condiviso.
Disturbi frequenti e prolungati dei ritmi circadiani del corpo hanno eliminato il ritmo condiviso, implicando un indebolimento dei segnali trasmessi tra i neuroni SCN.
Abo ha affermato di essere rimasto sorpreso nello scoprire che “un’interruzione abbastanza piccola può effettivamente rendere più forti le connessioni tra i neuroni”.
“I modelli matematici consentono di manipolare i sistemi corporei con specificità che non possono essere raggiunti facilmente o eticamente nel corpo o in una capsula di Petri”, ha affermato Abo. “Questo ci consente di fare ricerca e sviluppare buone ipotesi a un costo inferiore”.
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