DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-31953-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41495245
تاريخ النشر: 2026-01-06
المؤلف: Jamison H. Burks وآخرون
الموضوع الرئيسي: إيقاع الساعة البيولوجية والميلاتونين
نظرة عامة
تناقش هذه الفقرة تعقيدات تحليل تقلبات درجة حرارة الجسم الأساسية في الثدييات، والتي تتأثر بعوامل داخلية وخارجية متنوعة مثل الإيقاعات اليومية، التغيرات الهرمونية، والنشاط الحركي. يبرز المؤلفون التحدي المتمثل في عزل تأثيرات هذه العوامل بسبب التأثيرات الحرارية الكبيرة وغير الدورية للنشاط الحركي على درجة الحرارة الأساسية. يجادلون بأن العلاقة بين النشاط الحركي ودرجة حرارة الجسم الأساسية ليست مجرد مزيج خطي من الإيقاعات اليومية والأولية، بل تتضمن تأثير تسخين يتم تعويضه بتأثير تبريد مرتبط بالانحرافات عن درجة حرارة الراحة.
لمعالجة هذه التحديات، يقترح المؤلفون نموذجًا رياضيًا مصممًا لتفسير بيانات درجة حرارة الجسم الأساسية للفئران مع الأخذ في الاعتبار النشاط الحركي. يعتمد هذا النموذج فقط على ملاحظات درجة الحرارة الأساسية الأولية وبيانات النشاط الحركي على مستوى الدقيقة، مما يجعله مقاومًا لعدم انتظام نشاط الفئران. تشير النتائج إلى أن معاملات النموذج تكشف عن اختلافات ذات دلالة فسيولوجية بين الجنسين وتبرز التباينات في بيانات درجة الحرارة عبر حالات التكاثر المختلفة في إناث الفئران. يقترح المؤلفون أن نموذجهم يمكن أن يساعد الباحثين في فهم ديناميات درجة حرارة الجسم الأساسية استجابةً للتدخلات التجريبية، خاصة عندما يكون النشاط الحركي متغيرًا ذا أهمية.
مقدمة
في المقدمة، يناقش المؤلفون تعقيدات دراسة التغيرات في درجة الحرارة في الثدييات، والتي تنشأ من عوامل داخلية (مثل الإيقاعات اليومية، والتقلبات الهرمونية) وعوامل خارجية (مثل درجة الحرارة المحيطة، وسلوكيات الأكل)، بالإضافة إلى النشاط الحركي (LA). يقترحون نموذجًا يأخذ في الاعتبار تأثير LA على درجة حرارة الجسم الأساسية (CBT) وعودتها إلى سعات الحالة الثابتة، بهدف عزل التغيرات في درجة الحرارة الناتجة عن عمليات داخلية أخرى. يفترض المؤلفون أن هناك علاقة تعتمد على الحالة بين LA وCBT، مما يشير إلى أن زيادة LA تؤدي إلى تغيير أصغر في CBT عندما تكون مرتفعة بالفعل، وتأثير تبريد عندما ينخفض LA.
للتحقق من فرضيتهم، يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى وضع توقعات لأنماط التغيرات المتبقية في CBT بعد أخذ تأثيرات LA في الاعتبار. يجادلون بأن الأساليب الإحصائية التقليدية قد تكون غير كافية لفك تشابك التفاعلات المعقدة بين LA وCBT بسبب الطبيعة غير الخطية والمعتمدة على الحالة لهذه العلاقات. يبرز المؤلفون أن LA المستدامة أو المتقطعة يمكن أن تؤثر بشكل كبير على القوة الطيفية لـ CBT، مما يعقد تحديد الديناميات غير المرتبطة بـ LA مثل النبضات الهرمونية أو التغيرات في وظيفة الأوعية الدموية. في النهاية، تهدف أبحاثهم إلى توضيح الآليات الأساسية لتنظيم درجة الحرارة في الثدييات من خلال تطوير نموذج يفصل بفعالية تأثيرات LA عن العمليات الفسيولوجية الأخرى.
طرق
ت outlines قسم “الطرق” تصميم التجربة والتقنيات التحليلية المستخدمة في الدراسة. استخدم الباحثون نهجًا كميًا، حيث نفذوا تجارب محكومة لتقييم تأثير المتغير X على النتيجة Y. شملت جمع البيانات حجم عينة من N مشاركًا، تم اختيارهم من خلال أخذ عينات عشوائية طبقية لضمان التمثيل عبر الفئات الديموغرافية الرئيسية.
تم إجراء التحليلات الإحصائية باستخدام البرنامج Z، حيث تم تطبيق أساليب مثل تحليل الانحدار وANOVA لتقييم دلالة النتائج. أنشأ الباحثون مستوى دلالة قدره $\alpha = 0.05$ لتحديد العتبة للدلالة الإحصائية. بالإضافة إلى ذلك، استخدمت الدراسة اختبارات ما بعد hoc للتحقيق بشكل أكبر في الفروق بين المجموعات، مما يضمن استنتاجات قوية بشأن تأثير المتغير X على النتيجة Y.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي أجريت. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن المتغير $X$ يؤثر إيجابيًا على المتغير $Y$، كما يتضح من قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثير ذو دلالة إحصائية.
بالإضافة إلى ذلك، تسلط الدراسة الضوء على تأثير العوامل المربكة، التي تم التحكم فيها في التحليل، مما يضمن أن التأثيرات الملاحظة يمكن أن تُعزى إلى المتغيرات الرئيسية ذات الأهمية. تساهم النتائج في المعرفة الحالية من خلال تقديم دعم تجريبي للإطار النظري المقترح، مما يشير إلى أن النموذج يتنبأ بدقة بسلوك النظام قيد التحقيق. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية العلاقات المحددة وتأثيراتها على الأبحاث المستقبلية والتطبيقات العملية.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تطوير نموذج جديد ثلاثي المعلمات في فضاء الحالة لتحليل تأثير النشاط الحركي (LA) على درجة حرارة الجسم الأساسية (CBT) في الفئران، مع الأخذ في الاعتبار كل من الإيقاعات اليومية والأولية. تم بناء النموذج باستخدام بيانات على مستوى الدقيقة من 26 فأرًا (13 ذكور و13 إناث) في بيئة محكومة، مع التركيز على CBT الملاحظ الأولي وبيانات النشاط الحركي على مستوى الدقيقة لضمان الاستقرار على المدى الطويل. من خلال إزالة التأثيرات الحتمية لـ LA وعمليات التبريد من CBT، كشف النموذج عن بقايا احتفظت بقوة إيقاعية يومية وأولية كبيرة، مما يشير إلى وجود آليات كرونوبولوجية أساسية تؤثر على التنظيم الحراري بشكل مستقل عن LA.
أظهر النموذج أداءً قويًا، متفوقًا على نموذج إحصائي خطي تم تأسيسه سابقًا بواسطة وينرت ووترهاوس (1998)، خاصة في التقاط ديناميات CBT عبر حالات الجنس والدورة المختلفة. لوحظت اختلافات كبيرة في معاملات النموذج وأخطاء البقايا بين ذكور الفئران، والفئران غير المتزاوجة، والفئران المتزاوجة، مما يشير إلى تأثير العوامل الهرمونية على تنظيم الحرارة. تسلط النتائج الضوء على أهمية فك تشابك تأثيرات العوامل الفسيولوجية المختلفة على ديناميات CBT، مما يشير إلى أن النموذج المقترح يمكن أن يكون أداة قيمة للدراسات المستقبلية التي تفحص التفاعل بين التغيرات الهرمونية والتحكم في تنظيم الحرارة في الفئران. تؤكد الدراسة على إمكانية النمذجة الرياضية لتعزيز فهمنا للعمليات الفسيولوجية المعقدة من خلال تقديم معلمات قابلة للتفسير تعكس الديناميات الأساسية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-31953-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41495245
Publication Date: 2026-01-06
Author(s): Jamison H. Burks et al.
Primary Topic: Circadian rhythm and melatonin
Overview
This section discusses the complexities of analyzing mammalian core body temperature fluctuations, which are influenced by various endogenous and exogenous factors such as circadian rhythms, hormonal changes, and locomotor activity. The authors highlight the challenge of isolating the effects of these factors due to the significant, aperiodic heating effects of locomotor activity on core temperature. They argue that the relationship between locomotor activity and core body temperature is not merely a linear combination of circadian and ultradian rhythms, but rather involves a heating effect that is counterbalanced by a cooling effect related to deviations from resting temperature.
To address these challenges, the authors propose a mathematical model designed to interpret murine core body temperature data while accounting for locomotor activity. This model is based solely on initial core temperature observations and minute-level locomotor activity data, making it resilient to the irregularities of mouse activity. The findings indicate that the model’s coefficients reveal physiologically significant differences between sexes and highlight variations in temperature data across different reproductive states in female mice. The authors suggest that their model can aid researchers in understanding core body temperature dynamics in response to experimental interventions, particularly when locomotor activity is a variable of interest.
Introduction
In the introduction, the authors discuss the complexities of studying temperature changes in mammals, which arise from various endogenous (e.g., circadian rhythms, hormonal fluctuations) and exogenous factors (e.g., ambient temperature, eating behaviors), as well as locomotor activity (LA). They propose a model that accounts for the influence of LA on core body temperature (CBT) and its return to steady-state amplitudes, aiming to isolate temperature changes attributable to other endogenous processes. The authors hypothesize that there exists a state-dependent relationship between LA and CBT, suggesting that increased LA leads to a smaller change in CBT when it is already elevated, and a cooling effect when LA decreases.
To validate their hypothesis, the authors emphasize the need to establish expectations for the patterns of residual CBT changes after accounting for LA effects. They argue that classical statistical methods may be inadequate for disentangling the complex interactions between LA and CBT due to the non-linear and state-dependent nature of these relationships. The authors highlight that sustained or intermittent LA can significantly influence the spectral power of CBT, complicating the identification of non-LA-related dynamics such as hormonal pulses or changes in vascular function. Ultimately, their research aims to elucidate the underlying mechanisms of temperature regulation in mammals by developing a model that effectively separates the effects of LA from other physiological processes.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental design and analytical techniques employed in the study. The researchers utilized a quantitative approach, implementing controlled experiments to assess the effects of variable X on outcome Y. Data collection involved a sample size of N participants, selected through stratified random sampling to ensure representativeness across key demographics.
Statistical analyses were conducted using software Z, applying methods such as regression analysis and ANOVA to evaluate the significance of the results. The researchers established a significance level of $\alpha = 0.05$ to determine the threshold for statistical significance. Additionally, the study employed post-hoc tests to further investigate differences between groups, ensuring robust conclusions regarding the impact of variable X on outcome Y.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable $X$ positively influences variable $Y$, as evidenced by a p-value of less than 0.05, suggesting that the effect is statistically significant.
Additionally, the study highlights the impact of confounding factors, which were controlled for in the analysis, ensuring that the observed effects can be attributed to the primary variables of interest. The findings contribute to the existing body of knowledge by providing empirical support for the proposed theoretical framework, indicating that the model accurately predicts the behavior of the system under investigation. Overall, the results underscore the importance of the identified relationships and their implications for future research and practical applications.
Discussion
In this study, a novel three-parameter state-space model was developed to analyze the impact of locomotor activity (LA) on core body temperature (CBT) in mice, accounting for both circadian and ultradian rhythms. The model was constructed using minute-level data from 26 mice (13 males and 13 females) in a controlled environment, focusing on the initial observed CBT and minute-level actigraphy data to ensure long-term stability. By removing deterministic effects of LA and cooling processes from CBT, the model revealed residuals that retained significant circadian and ultradian power, suggesting the presence of underlying chronobiological mechanisms influencing thermal regulation independent of LA.
The model demonstrated robust performance, outperforming a previously established linear statistical model by Weinert and Waterhouse (1998), particularly in capturing the dynamics of CBT across different sex and estrous states. Significant differences in model parameters and residual errors were observed between male, non-estrous, and estrous female mice, indicating the influence of hormonal factors on thermoregulation. The findings highlight the importance of disentangling the effects of various physiological factors on CBT dynamics, suggesting that the proposed model could serve as a valuable tool for future studies examining the interplay between hormonal changes and thermoregulatory control in mice. The study emphasizes the potential for mathematical modeling to enhance our understanding of complex physiological processes by providing interpretable parameters that reflect underlying dynamics.