Lithium ions against depression: Is the internal clock involved in endogenous depression? Experiments in Spitsbergen

In 1979 an experiment was conducted in Spitsbergen, in which the effect of lithium ions on the daily clock of humans was studied. Four Norwegian participants from Trondheim and six from Tübingen were experimental subjects. Under conditions of continuous light during the arctic summer it was shown, that in four of the participants the clock was slowed by the lithium ions, which was expected from experiments on plants and animals. In two of the participynts the internal day was strongly delayed.Body temperature, arm movement ans sleep-wake-rhythm were recorded continuously with specially constructed devices. The results are dicussed in respect to endogenous depressions

Flying Clocks - The clocks of Drosophila

A time journey through the life of a Drosophila fly and its timing with the daily and seasonal structure of the environment. The last larval stage pupates and a fly is formed. Eclosion from the pupal case occurs in the early morning hours. This daily rhythm is driven by an internal clock. A circadian clock controls also the locomotor activity of the adult fly. The clocks are synchronized with the 24 hour cycles by time cues such as the light-dark cycle or the temperature cycle. These clocks are temperature compensated, located in the brain in neurosecretory cells and are of advantage to the animals. The molecular mechanism of the clocks is partly known and consists of feedback loops involving transcriptional and translational events. Clocks are also found in tissues and organs of the fly and they can run independently of the centers in the brain. Hibernation of the flies is triggered in several Drosophila species by the shortdays of the fall. The recording methods of eclosion and activity is described.Eine Zeitreise durch das Leben einer Drosophila Fliege und die Anpassung an die Zeitstruktur der Umwelt. Im letzten Larvenstadium wird eine Puppe gebildet und eine Fliege entsteht. Das Schlüpfen aus der Puppenhülle geschieht in den frühen Morgenstunden. Dieser Tagesrhythmus wird durch eine innere Uhr gesteuert. Eine circadian Uhr kontrolliert auch die lokomotorische Aktivität der erwachsenen Fliege. Die Uhren sind mit dem 24 Stunden Zyklus der Umwelt durch Zeitgeber wie dem Licht-Dunkel-Zyklus oder dem Temperatur-Zyklus synchronisiert. Diese Uhren sind Temperatur-kompensiert, im Gehirn in neurosekretorischen Zellen lokalisiert und haben Vorteile für die Tiere. Die molekular Mechanismen der Uhren sind zum Teil bekannt und bestehen aus Rückkopplungskreisen mit transkriptionalen und translationalen Vorgängen. Uhren gibt es auch in Geweben und Organen der Fliegen und diese laufen unabhängig von den Zentraluhren im Gehirn. Überwinterung der Fliegen wird in mehreren Drosophila-Arten durch die Kurztage im Herbst induziert. Die Registriermethoden für Schlüpfen und Aktivität werden beschrieben

Rhythms of Life - An introduction using selected topics and examples

Examples for rhythms in the minute- and hour-range (chemical oscillator, glycolysis-oscillator of yeast, gravitropic pendulum, transpiration rhythms in oats, lateral leaflet movements of the telegraph plant, circumnutation, REM-sleep of mammals), for daily rhythms (sleep and wake, activity and body temperature) and consequences of their disturbances (shiftwork, jet-lag, diseases) are presented. How these rhythms function and can be influenced, is shown in mammals. Unicellulars too possess clocks (Gonyaulax, Acetabularia, cyanobacteria). In higher plants daily rhythms of photosynthesis, transpiration, leaf- and petal movements, division, growth and metabolism are known. Insects are equipped with daily rhythms. They help in orientation (time sense of bees, sun compass orientation). Tidal rhythms in organisms at the coast of the sea and lunar rhythms are presented. Annual rhythms are also common among living beings (seed germination, migration of birds, reproduction, hibernation). Photoperiodic reactions help the organisms to orient themselves during the course of the year (seed germination, flowering, diapause). Daily clocks of Drosophila are molecular biologically intensively studied. Eye clocks in marine snails, fungal rhythms, coral clocks and significance and selective advantage of these rhythms are further topics. There is finally a collection of special topics which should accentuate or illustrate certain points. In several places of this introduction into chronobiology experiments are referred to.Beispiele für Rhythmen im Minuten- und Stundenbereich (chemischer Oszillator, Glykolyse-Oszillator der Hefe, gravitropes Pendel, Transpirationsrhythmen beim Hafer, Seitenfiederbewegung der Telegrafenpflanze, Circumnutation, REM-Schlaf der Säuger), für Tageshythmen (Schlafen und Wachen, Aktivität und Körpertemperatur) und Folgen ihrer Störungen (Schichtarbeit, Jet-lag, Krankheiten) werden vorgestellt. Wie diese Rhythmen funktionieren und sich beeinflussen lassen, wird an Säugern gezeigt. Auch Einzeller haben Uhren (Gonyaulax, Acetabularia, Cyanobakterien). Bei höheren Pflanzen sind Tagesrhythmen der Photosynthese, Transpiration, Blatt- und Blütenbewegung, Teilung, Wachstum und Stoffwechsel bekannt. Insekten sind mit Tagesrhythmen ausgestattet. Sie helfen bei der Orientierung (Zeitsinn der Bienen, Sonnenkompaßorientierung). Gezeitenrhythmen bei Organismen im Küstenbereich der Meere und lunare Rhythmen werden an Beispielen vorgestellt. Auch Jahresrhythmen sind bei Lebewesen weit verbreitet (Samenkeimung, Vogelzug, Fortpflanzung, Winterschlaf). Photoperiodische Reaktionen helfen den Organismen, sich im Jahresgang zurechtzufinden (Samenkeimung, Blühen, Diapause). Tagesuhren von Drosophila sind molekularbiologisch intensiv untersucht. Augenuhren bei Meeresschnecken, Pilzrhythmen, Korallenuhren und Bedeutung und selektiver Vorteil dieser Rhythmen sind weitere Themen. Schließlich gibt es eine Sammlung von Spezialthemen, die bestimmte Dinge vertiefen oder illustrieren. In dieser Einführung in die Chronobiologie wird auch an den verschiedenen Stellen auf Versuche hingewiesen

Clocks which run according to the moon - Influence of the moon on the earth and its life

The moon affects not only the water- and land masses of the earth, but also its organisms. This is particularly true for organisms in the sea and at the coasts. Examples for tidal rhythms are the vertical migrations of the diatome Hantzschia virgata, the activity of the isopode Excirolana chiltoni and the water content in wood stems. Daily, monthly and annual depositions have been observed in fossils. A fourteen-day rhythm displays the Grunion fish Leuresthes tennis by spawning at the beach, the terrestrial crab Sesarma haematocheir in discharging its larvae into the water, and the eclosion of the one-hour-midge Clunio marinus at the time of spring tide. Monthly rhythms with periods of 28 days are exhibited by the antlion Myrmeleon formicarius in building its pit, and by swarming of the Palolo worm. Women menstruate in a rhythm of 26 to 30 days. The time of menstruation is, however, not correlated with the lunar cycle. Primates in South America ovulate and concept at the time of the full moon. As an experiment it is proposed to study the monthly rhythm of the antlion.Der Mond beeinflußt nicht nur die Wasser- und Landmassen der Erde, sondern auch die Lebewesen. Das betrifft vor allem Organismen der Meere und der Küsten. Als Beispiele für Gezeitenrhythmen werden die Vertikalwanderungen der Kieselalge Hantzschia virgata, die Aktivität der Strandassel Excirolana chiltoni und der Wassergehalt in Holzstämmen beschrieben. Tages-, Monats- und Jahresablagerungen wurden bei Fossilien beobachtet. Vierzehntägige Rhythmen zeigt der Ährenfisch Leuresthes tennis beim Laichen am Strand, die Landkrabbe Sesarma haematocheir beim Abgeben der Larven ins Wasser und das Schlüpfen der Einstundenmücke Clunio marinus zur Zeit der Springtiden. Monatsrhythmen mit Perioden von 28 Tagen werden am Trichterbau des Ameisenlöwen und am Schwärmen des Palolowurmes vorgestellt. Frauen menstruieren im Rhythmus von 26 bis 30 Tagen. Der Zeitpunkt der Menstruation ist aber nicht mit dem Mondrhythmus korreliert. Bei Primaten in Südamerika erfolgt die Paarung und der Eisprung zur Zeit des Vollmondes. Als Experiment wird vorgeschlagen, den Monatsrhythmus beim Ameisenlöwen zu untersuchen

Possible "dawn" and "dusk" roles of light pulses shifting the phase of a circadian rhythm

A new automatic photoelectric method used in recording the eclosion rate of flies is described. The phase responses of the circadian rhythm of eclosion in Drosophila pseudoobscura to light pulses, of 1000 lx intensity and durations varying between 30 min and 12 h, were studied. The rhythm responds selectively either to the "on" or to the "off" transition of light pulses offered during the subjective night. The light pulses shift phase with the off transition during the first half of the night (dusk effect) and shift phase with the "on" transition during the second half of the night (dawn effect). The present findings are briefly discussed in the context of the work of other authors in this field

Blumenuhren, Zeit-Gedächtnis und Zeit-Vergessen

Viele Blütenpflanzen werden durch Insekten bestäubt. Bienen merken sich, wann Nektar und Pollen geliefert wird. Sie benutzen dabei eine innere Tagesuhr und einen Sonnenkompaß. Blütenblätter können sich rhythmisch öffnen und schließen. Oder die Blüten öffnen sich zu einer bestimmten Tages- oder Nachtzeit und bleiben dann geöffnet. Blattschneiderbienen werden gezüchtet und verkauft, um auf Feldern Luzerne zu befruchten. Dadurch kann zehn mal mehr Luzernesamen geerntet werden. Den Winter verbringen viel Insekten in Diapause, einem Ruhezustand. Strandflohkrebse können sich mit einem inneren Sonnenkompaß orientieren. Auch der Mensch hat einen Zeitsinn (Kopfuhr). Beobachtungen und Versuche werden vorgeschlagen

How to stop a biological clock: Point of singularity

Many processes in organisms proceed rhythmically. There are, for instance, daily rhythms as adaptations to the 24 hour time structure of the environment, annual rhythms as adaptations to the course of the year, but also shorter rhythms without any correlate to the environment such as the heart beat and respiration. Such rhythms can be stopped by a disturbance by e.g a light pulse given at a certain time point of an oscillation with a special strength. Models show, that the underlying oscillator is brought from a limit cycle into a singular point. Examples for daily rhythms, for an annual rhythm, and for the heart beat are presented, in which the rhythm is stopped. How this property can be used in the praxis is demonstrated by the case of the sudden heart-circulation collaps and in the photoperiodic flower induction of a plant.Viele Vorgänge bei Organismen verlaufen rhythmisch. So gibt es zum Beispiel Tagesrhythmen als Anpassung an die 24 stündige Zeitstruktur der Umwelt, Jahresrhythmen als Anpassung an den Jahreslauf, aber auch kürzere Rhythmen, die keine Korrelate in der Umwelt haben wie der Herzschlag oder die Atmung. Solche Rhythmen können durch Störungen zum Erliegen gebracht werden, zum Beispiel durch einen Lichtpuls, der zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt der Schwingung mit einer besonderen Stärke gegeben wird. Modelle zeigen, dass der zugrunde liegende Oszillator von einem Grenzzyklus in einen singulären Punkt gebracht wird. Beispiele für Tagesrhythmen, für einen Jahresrhythmus und für den Herzschlag werden vorgestellt, bei denen der Rhythmus gestoppt wird. Wozu diese Eigenschaft in der Praxis benutzt werden kann, wird am plötzlichen Herz-Kreislauf Kollaps und der photoperiodischen Blühinduktion einer Pflanze gezeigt

Wie man eine biologische Uhr stoppen kann: Singularitätspunkt

Viele Vorgänge bei Organismen verlaufen rhythmisch. So gibt es zum Beispiel Tagesrhythmen als Anpassung an die 24 stündige Zeitstruktur der Umwelt, Jahresrhythmen als Anpassung an den Jahreslauf, aber auch kürzere Rhythmen, die keine Korrelate in der Umwelt haben wie der Herzschlag oder die Atmung. Solche Rhythmen können durch Störungen zum Erliegen gebracht werden, zum Beispiel durch einen Lichtpuls, der zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt der Schwingung mit einer besonderen Stärke gegeben wird. Modelle zeigen, dass der zugrunde liegende Oszillator von einem Grenzzyklus in einen singulären Punkt gebracht wird. Beispiele für Tagesrhythmen, für einen Jahresrhythmus und für den Herzschlag werden vorgestellt, bei denen der Rhythmus gestoppt wird. Wozu diese Eigenschaft in der Praxis benutzt werden kann, wird am plötzlichen Herz-Kreislauf Kollaps und der photoperiodischen Blühinduktion einer Pflanze gezeigt

An Equine Model for Vaccination against a Hepacivirus: Insights into Host Responses to E2 Recombinant Protein Vaccination and Subsequent Equine Hepacivirus Inoculation

Equine hepacivirus (EqHV) is the closest known genetic homologue of hepatitis C virus. An effective prophylactic vaccine is currently not available for either of these hepaciviruses. The equine as potential surrogate model for hepacivirus vaccine studies was investigated, while equine host responses following vaccination with EqHV E2 recombinant protein and subsequent EqHV inoculation were elucidated. Four ponies received prime and booster vaccinations (recombinant protein, adjuvant) four weeks apart (day −55 and −27). Two control ponies received adjuvant only. Ponies were inoculated with EqHV RNA-positive plasma on day 0. Blood samples and liver biopsies were collected over 26 weeks (day −70 to +112). Serum analyses included detection of EqHV RNA, isotypes of E2-specific immunoglobulin G (IgG), nonstructural protein 3-specific IgG, haematology, serum biochemistry, and metabolomics. Liver tissue analyses included EqHV RNA detection, RNA sequencing, histopathology, immunohistochemistry, and fluorescent in situ hybridization. Al-though vaccination did not result in complete protective immunity against experimental EqHV inoculation, the majority of vaccinated ponies cleared the serum EqHV RNA earlier than the control ponies. The majority of vaccinated ponies appeared to recover from the EqHV-associated liver insult earlier than the control ponies. The equine model shows promise as a surrogate model for future hepacivirus vaccine research