Супрахиазматическое ядро является центром мозга, функция которого является нашими внутренними часы, контролируя циркадные ритмы. Он отвечает за создание циклов сна и бодрствования около 24 часов. Он состоит из двух небольших структур мозга, состоящих из нейронов, регулирующих биологические ритмы. Эти структуры имеют форму крыльев и размером с кончик карандаша; Они расположены в передней части гипоталамуса.
Супрахиазматическое ядро запускает серию нейрональных и гормональных событий, чтобы контролировать различные функции организма в 24-часовом цикле. Для этого используется около 20 000 нейронов. Эта структура взаимодействует со многими другими областями мозга.
Эти биологические ритмы сохраняются даже без внешних погодных сигналов. Однако солнечный свет и другие раздражители окружающей среды влияют на поддержание этого 24-часового цикла. Другими словами, свет должен сбрасывать внутренние часы каждое утро, чтобы тело оставалось синхронизированным с внешним миром.
Исследования, проведенные с отдельными нейронами супрахиазматического ядра, показывают, что каждый из них является функциональными часами. Они синхронизированы с активностью соседних клеток.
Во многих экспериментах было обнаружено, что колебания циркадного цикла человека сохраняются даже тогда, когда мы изолированы от дневного света.
С другой стороны, в экспериментах с грызунами, в которых были разрушены супрахиазматические ядра, их циклы сна и бодрствования стали полностью дезорганизованными.
Похоже, что этот механизм не только эндогенный, но и имеет генетическое происхождение. Эти ритмы активируются циклической активностью определенных генов. В частности, циркадная активность является отражением ритмического паттерна экспрессии основных генов. Они известны как «гены часов».
Расположение
Супрахиазматическое ядро расположено в основании мозга, рядом с гипоталамусом. Его название происходит от того, что он расположен над перекрестком зрительных нервов, в месте пересечения зрительных нервов. Они расположены с двух сторон по обе стороны от третьего желудочка мозга.
Это ядро находится в стратегическом месте, чтобы иметь возможность получать сигналы от зрительных нервов, указывающие на интенсивность света, попадающего на сетчатку.
Характеристики
Живые существа адаптировались к существующей среде с целью поддержания выживания вида. Для этого они разработали два основных состояния поведения: активность и адаптивное поведение и отдых.
У млекопитающих эти состояния идентифицируются как бодрствование и сон. Это происходит в точных 24-часовых циклах, которые эволюционировали как адаптация к солнечному циклу света и тьмы.
Теперь известно, что эти циркадные ритмы обнаруживаются в клетках по всему телу. Супрахиазматическое ядро - это циркадный кардиостимулятор, который контролирует время отдыха, активность, температуру тела, голод и секрецию гормонов. Для этого он координируется с другими областями мозга и другими тканями тела.
Под воздействием света супрахиазматическое ядро говорит нам, что пора бодрствовать. Повышает температуру тела и увеличивает выработку гормонов, таких как кортизол.
Кроме того, он задерживает высвобождение гормонов, таких как мелатонин, увеличение которого связано с началом сна и обычно происходит, когда мы чувствуем, что окружающая среда темная. Эти уровни остаются повышенными в течение ночи, чтобы мы могли нормально спать.
Нейроны испускают потенциалы действия в 24-часовом ритме. В частности, в полдень скорость срабатывания нейронов достигает максимального уровня. Однако с наступлением ночи частота потенциалов действия уменьшается.
Считается, что дорсомедиальная часть этого ядра отвечает за эндогенные 24-часовые циклы. То есть мы можем поддерживать наши циркадные ритмы, несмотря на то, что остаемся в темноте.
Функционирование
Когда окружающий свет попадает на сетчатку, он активирует светочувствительные клетки, называемые ганглиозными клетками. Эти клетки преобразуют световые частицы (фотоны) в электрические сигналы. Нейроны сетчатки посылают эти сигналы через зрительные нервы.
Эти нервы пересекаются, образуя перекрест зрительных нервов. Позже визуальная информация достигает задней части мозга, называемой затылочной долей. Там он обрабатывается в виде сознательно воспринимаемых нами образов.
Однако есть группа нейронов, которые покидают перекрест зрительных нервов и достигают супрахиазматического ядра, чтобы выполнять циклические функции организма. Таким образом, это ядро решает активировать или препятствовать выработке шишковидной железы различных гормонов. Среди них мелатонин.
Циркадные влияния нейронов в супрахиазматическом ядре распространяются по различным органам-мишеням тела посредством различных нейронных сигналов и циркуляции мелатонина.
Супрахиазматическое ядро регулирует секрецию мелатонина из шишковидной железы в зависимости от света и темноты окружающей среды. Мелатонин - это вещество, контролирующее сон и другие циклические процессы в организме.
Мелатонин выполняет функцию часов, отмечающих каждый час дня, а также календаря, указывающего время года для всех тканей тела.
Было обнаружено, что нарушение мелатонина связано с нарушениями сна, связанными со старением, болезнью Альцгеймера и другими нейродегенеративными заболеваниями. Фактически, он обладает антиоксидантным действием, защищая наши нейроны.
Изменения супрахиазматического ядра
Активность супрахиазматического ядра может изменяться на разных этапах жизни. Например, у подростков уровень мелатонина повышается позже, чем у большинства детей и взрослых. Из-за этого им может быть трудно рано заснуть.
С другой стороны, у пожилых людей больше пробуждается в ночное время, поскольку высвобождение мелатонина изменяется с возрастом.
Функционирование супрахиазматического ядра может нарушаться внешними факторами. Это то, что происходит при смене часовых поясов или если мы не поддерживаем распорядок дня и заставляем наше тело бодрствовать по ночам.
Важно отметить, что при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, циркадные ритмы изменяются из-за прогрессирующей потери нейронов в супрахиазматическом ядре.
Ссылки
- Бенарроч, EE (2008). Супрахиазматическое ядро и мелатонин Взаимные взаимодействия и клинические корреляции. Неврология, 71 (8), 594-598.
- Мирмиран, М., Свааб, Д. Ф., Кок, Дж. Х., Хофман, Массачусетс, Уиттинг, В., и Ван Гул, Вашингтон (1992). Циркадные ритмы и супрахиазматическое ядро в перинатальном развитии, старении и болезни Альцгеймера. Прогресс в исследованиях мозга, 93, 151-163.
- Мур, RY (2007). Супрахиазматическое ядро во сне - регуляция бодрствования. Медицина сна, 8, 27-33.
- СОННЫЙ ПРИВОД И ВАШЕ ТЕЛО ЧАСЫ. (SF). Получено 20 апреля 2017 г. из Национального фонда сна: sleepfoundation.org.
- Супрахиазматическое ядро. (SF). Получено 20 апреля 2017 г. из Википедии: en.wikipedia.org.
- Человеческое супрахиазматическое ядро. (SF). Получено 20 апреля 2017 г. с сайта BioInteractive: hhmi.org.
- Супрахиазматические ядра и шишковидная железа. (SF). Получено 20 апреля 2017 г. из журнала The brain сверху вниз: thebrain.mcgill.ca.