Supraquiasmatic Nucleus Beliggenhet, Funksjoner og Endringer

den suprachiasmatisk kjerne (NSQ) består av to små hjernestrukturer (en i hver hjernehalvdel) sammensatt av nevroner som regulerer biologiske rytmer.

Disse strukturene har formen av vinger og er størrelsen på spissen av en blyant. De befinner seg i den fremre delen av hypothalamus.

Den suprachiasmatiske kjernen er preget av å være vår interne klokke, som styrer våre sirkadiske rytmer. Det er ansvarlig for å generere søvn og våkne sykluser nær 24 timer.

Dette utløser en rekke neuronale og hormonelle hendelser for å kontrollere forskjellige funksjoner av organismen i 24-timers syklusen. For dette bruker den omtrent 20.000 nevroner. Denne strukturen interagerer med mange andre hjernegrupper.

Selv uten eksterne værsignaler opprettholdes disse biologiske rytmer. Imidlertid påvirker sollys og andre miljøpåvirkninger vedlikeholdet av denne 24-timers syklusen. Det vil si at lyset må justere den interne klokka hver morgen slik at organismen forblir synkront med omverdenen.

Undersøkelsene utført med individuelle nevroner i den suprachiasmatiske kjernen viser at hver av dem er en funksjonell klokke. Disse er synkronisert med aktiviteten til deres nærliggende celler.

Det har i mange eksperimenter blitt funnet at svingningene i den menneskelige sirkadiske syklusen opprettholdes, selv når vi er isolert fra dagens lys.

På den annen side, i eksperimenter med gnagere hvor suprachiasmatiske kjerne ble ødelagt, ble deres søvn- og våknesykluser totalt uorganiserte.

Det ser ut til at denne mekanismen ikke bare er endogen, men også har en genetisk opprinnelse. Disse rytmene aktiveres av den sykliske aktiviteten til visse gener. Spesielt er den sirkadiske aktiviteten en refleksjon av et rytmisk mønster for ekspresjon av essensielle gener. Disse er kjent som "klokkegener".

plassering

Den suprachiasmatiske kjernen er plassert i hjernebunnen, ved siden av hypothalamus. Navnet er fordi det ligger på toppen av den optiske chiasmen, hvor de optiske nerver krysser. De befinner seg bilateralt på hver side av den tredje hjernekentrisken.

Denne kjernen er på et strategisk sted for å kunne motta signaler fra optiske nerver, som indikerer intensiteten til lyset som kommer inn i netthinnen.

funksjoner

De levende vesener har tilpasset seg det eksisterende miljøet med sikte på å opprettholde artens overlevelse. For å gjøre dette har de utviklet to grunnleggende tilstander av atferd: aktivitet og adaptiv oppførsel og hvile.

I pattedyr er disse tilstandene identifisert som våkenhet og søvn. Disse skjer i presise 24-timers sykluser som har utviklet seg som en tilpasning til solsyklusen av lys og mørke.

Det er nå kjent at disse sirkadiske rytmene finnes i celler gjennom hele kroppen. Den suprachiasmatiske kjernen er den sirkadiske pacemakeren som styrer hviletider, aktivitet, kroppstemperatur, sult og hormonell sekresjon. For å gjøre dette koordinerer den med andre hjernegrupper og andre kroppsvev.

Med eksponering for lys forteller den suprachiasmatiske kjernen oss at det er på tide å være våken. Øker kroppstemperaturen og øker produksjonen av hormoner som kortisol.

I tillegg forsinker det frigivelsen av hormoner som melatonin, hvis økning er relatert til søvnstart og vanligvis oppstår når vi oppfatter at miljøet er mørkt. Disse nivåene forblir høye hele natten, slik at vi kan sove riktig.

Neuroner avgir handlingspotensialer i 24-timers rytmer. Spesielt ved middagstid når brannhastigheten til nevronene et maksimumsnivå. Men som natt faller handlingspotensialene deres frekvens.

Den dorsomediale delen av denne kjernen er den som antas å være ansvarlig for 24-timers endogene sykluser. Det vil si, vi kan opprettholde våre sirkadiske rytmer til tross for å holde oss i mørket.

Hvordan den suprachiasmatiske kjernen fungerer?

Når omgivende lys når retina, aktiverer det lysfølsomme celler som kalles ganglionceller. Disse cellene konverterer lyspartikler (fotoner) til elektriske signaler. Nevronene i netthinnen sender disse signalene gjennom optiske nerver.

Disse nerver krysser danner den optiske chiasmen. Senere kommer den visuelle informasjonen til baksiden av hjernen, kalt occipital lobe. Der behandles det i form av bilder som vi bevisst oppfatter.

Imidlertid er det en gruppe neuroner som kommer fra den optiske chiasmen og når den suprachiasmatiske kjernen for å utøve organismenes sykliske funksjoner. Således bestemmer denne kjernen å aktivere eller hemme furuskjertelen slik at den skiller ut forskjellige hormoner. Blant dem melatonin.

Den sirkadiske påvirkning av nevronene i den suprachiasmatiske kjerne ekspanderer gjennom de forskjellige målorganene i kroppen ved forskjellige neuronale signaler og ved sirkulasjon av melatonin.

Den suprachiasmatiske kjernen regulerer sekresjonen av melatonin fra furuskjertelen i henhold til lyset og mørket i miljøet. Melatonin er et stoff som kontrollerer søvn og andre sykliske aktiviteter i kroppen. 

Melatonin har en funksjon av både klokkeoppringing hver time på dagen, og kalenderen indikerer tiden på året for alle kroppens vev.

Det har blitt funnet at endringene av melatonin er relatert til søvnforstyrrelser som er typiske for aldring, Alzheimers sykdom og andre neurodegenerative sykdommer. Faktisk ser det ut til å ha antioksidant effekter, som beskytter våre neuroner.

Endringer i den suprachiasmatiske kjernen

Aktiviteten til den kan endres i ulike stadier av livet. For eksempel, hos ungdom, øker melatoninnivået senere enn hos de fleste barn og voksne. På grunn av dette kan de ha problemer med å gå tidlig til sengs.

På den annen side, hos eldre, er det flere veksler i løpet av natten, da utgivelsen av melatonin er endret når vi alder.

Operasjonen av den suprachiasmatiske kjernen kan avregnes av eksterne faktorer. Dette er hva som skjer med jetlag eller hvis vi ikke opprettholder en daglig rutine og tvinge kroppen vår til å holde seg våken om natten.

Det er viktig å merke seg at i neurodegenerative sykdommer som Alzheimer er sirkadiske rytmer endret på grunn av det progressive tapet av nevroner i den suprachiasmatiske kjernen.

referanser

1. Benarroch, E. E. (2008). Suprachiasmatisk kjerne og melatonin Gjensidig vekselvirkning og kliniske korrelasjoner. Neurology, 71 (8), 594-598.
2. Mirmiran, M., Swaab, D.F., Kok, J.H., Hofman, M.A., Witting, W., & Van Gool, W.A. (1992). Sirkadiske rytmer og den suprachiasmatiske kjernen i perinatal utvikling, aldring og Alzheimers sykdom. Fremgang i hjerneforskning, 93, 151-163.
3. Moore, R. Y. (2007). Suprachiasmatisk kjerne i søvnvåkningsregulering. Søvnmedisin, 8, 27-33.
4. SLEEP DRIVE OG DERES KONTROLLKlokke. (N.d.). Hentet 20. april 2017, fra National Sleep Foundation: sleepfoundation.org.
5. Suprachiasmatisk kjernen. (N.d.). Hentet 20. april 2017, fra Wikipedia: en.wikipedia.org.
6. Den Human Suprachiasmatic Nucleus. (N.d.). Hentet 20. april 2017, fra BioInteractive: hhmi.org.
7. SUPRACHIASMATIC NUCLEI OG PINEAL GLAND. (N.d.). Hentet 20. april 2017, fra Hjernen fra topp til bunn: thebrain.mcgill.ca.