Nadskrzyżowaniowe rdzeń jest centrum mózgu, którego funkcją jest naszym wewnętrzny zegar regulacji rytmów okołodobowych. Odpowiada za generowanie cykli snu i czuwania blisko 24 godzin. Składa się z dwóch małych struktur mózgowych zbudowanych z neuronów, które regulują rytmy biologiczne. Struktury te mają kształt skrzydeł i są wielkości czubka ołówka; Znajdują się w przedniej części podwzgórza.
Jądro nadskrzyżowaniowe wyzwala szereg zdarzeń neuronalnych i hormonalnych, które kontrolują różne funkcje organizmu w cyklu 24-godzinnym. Aby to zrobić, wykorzystuje około 20000 neuronów. Ta struktura oddziałuje z wieloma innymi obszarami mózgu.
Nawet bez zewnętrznych sygnałów pogodowych te biologiczne rytmy są utrzymywane. Jednak światło słoneczne i inne bodźce środowiskowe wpływają na utrzymanie tego 24-godzinnego cyklu. Innymi słowy, światło musi codziennie rano resetować wewnętrzny zegar, aby ciało pozostawało zsynchronizowane ze światem zewnętrznym.
Badania przeprowadzone na poszczególnych neuronach jądra nadskrzyżowaniowego wykazały, że każdy z nich jest zegarem funkcjonalnym. Są one zsynchronizowane z aktywnością sąsiednich komórek.
W wielu eksperymentach stwierdzono, że wahania cyklu dobowego człowieka utrzymują się nawet wtedy, gdy jesteśmy odizolowani od światła dziennego.
Z drugiej strony, w eksperymentach na gryzoniach, w których jądra nadskrzyżowaniowe zostały zniszczone, ich cykle snu i czuwania uległy całkowitej dezorganizacji.
Wydaje się, że ten mechanizm jest nie tylko endogenny, ale ma również pochodzenie genetyczne. Rytmy te są aktywowane cykliczną aktywnością niektórych genów. W szczególności aktywność okołodobowa jest odzwierciedleniem rytmicznego wzorca ekspresji niezbędnych genów. Są one znane jako „geny zegarowe”.
Lokalizacja
Jądro nadskrzyżowane znajduje się u podstawy mózgu, obok podwzgórza. Swoją nazwę zawdzięcza temu, że znajduje się powyżej skrzyżowania wzrokowego, w miejscu przecięcia się nerwów wzrokowych. Znajdują się obustronnie po obu stronach trzeciej komory mózgowej.
Jądro to znajduje się w strategicznym miejscu, aby móc odbierać sygnały z nerwów wzrokowych, wskazujące na intensywność światła wpadającego do siatkówki.
cechy
Istoty żywe przystosowały się do istniejącego środowiska w celu utrzymania przetrwania gatunku. W tym celu rozwinęli dwa podstawowe stany zachowania: aktywność i zachowanie adaptacyjne oraz odpoczynek.
U ssaków stany te są identyfikowane jako czuwanie i sen. Dzieje się to w precyzyjnych 24-godzinnych cyklach, które ewoluowały jako adaptacja do słonecznego cyklu światła i ciemności.
Obecnie wiadomo, że te rytmy okołodobowe występują w komórkach całego ciała. Jądro nadskrzyżowaniowe jest rozrusznikiem okołodobowym, który kontroluje czas odpoczynku, aktywność, temperaturę ciała, głód i wydzielanie hormonów. Aby to zrobić, koordynuje się z innymi obszarami mózgu i innymi tkankami ciała.
Po wystawieniu na działanie światła jądro nadskrzyżowane mówi nam, że nadszedł czas, aby się obudzić. Podnosi temperaturę ciała i zwiększa produkcję hormonów, takich jak kortyzol.
Ponadto opóźnia uwalnianie hormonów, takich jak melatonina, których wzrost jest związany z zasypianiem i zwykle występuje, gdy zauważymy, że otoczenie jest ciemne. Poziomy te pozostają podwyższone przez całą noc, dzięki czemu możemy dobrze spać.
Neurony emitują potencjały czynnościowe w rytmach 24-godzinnych. W szczególności w południe prędkość odpalania neuronów osiąga maksymalny poziom. Jednak wraz z zapadaniem nocy częstotliwość potencjałów czynnościowych spada.
Uważa się, że grzbietowo-przyśrodkowa część tego jądra jest odpowiedzialna za endogenne 24-godzinne cykle. Oznacza to, że możemy utrzymać rytm dobowy pomimo przebywania w ciemności.
Funkcjonowanie
Kiedy światło otoczenia uderza w siatkówkę, aktywuje światłoczułe komórki zwane komórkami zwojowymi. Komórki te przekształcają cząsteczki światła (fotony) w sygnały elektryczne. Neurony w siatkówce wysyłają te sygnały przez nerwy wzrokowe.
Te nerwy krzyżują się, tworząc skrzyżowanie wzrokowe. Później informacje wizualne docierają do tylnej części mózgu, zwanej płatem potylicznym. Tam jest przetwarzany w postaci obrazów, które świadomie postrzegamy.
Istnieje jednak grupa neuronów, które opuszczają skrzyżowanie wzrokowe i docierają do jądra nadskrzyżowaniowego, aby pełnić cykliczne funkcje organizmu. Zatem to jądro decyduje się aktywować lub hamować wydzielanie różnych hormonów przez szyszynkę. Wśród nich melatonina.
Dobowe oddziaływanie neuronów w jądrze nadskrzyżowaniowym rozprzestrzenia się poprzez różne narządy docelowe organizmu poprzez różne sygnały neuronowe i krążenie melatoniny.
Jądro nadskrzyżowane reguluje wydzielanie melatoniny z szyszynki w zależności od jasności i ciemności otoczenia. Melatonina to substancja kontrolująca sen i inne cykliczne czynności organizmu.
Melatonina pełni funkcję zarówno zegarka wskazującego każdą godzinę dnia, jak i kalendarza wskazującego porę roku wszystkim tkankom organizmu.
Stwierdzono, że zaburzenia melatoniny są powiązane z zaburzeniami snu związanymi ze starzeniem się, chorobą Alzheimera i innymi chorobami neurodegeneracyjnymi. W rzeczywistości wydaje się mieć działanie przeciwutleniające, chroniąc nasze neurony.
Zmiany w jądrze nadskrzyżowaniowym
Aktywność jądra nadskrzyżowaniowego może zmieniać się na różnych etapach życia. Na przykład u nastolatków poziom melatoniny wzrasta później niż u większości dzieci i dorosłych. Z tego powodu mogą mieć trudności z wczesnym zaśnięciem.
Z drugiej strony, osoby starsze częściej budzą się w nocy, ponieważ uwalnianie melatoniny zmienia się wraz z wiekiem.
Czynniki zewnętrzne mogą zaburzać funkcjonowanie jądra nadskrzyżowaniowego. Tak właśnie dzieje się w przypadku zmiany strefy czasowej lub gdy nie utrzymujemy codziennej rutyny i zmuszamy nasze ciało do zachowywania snu w nocy.
Należy zauważyć, że w chorobach neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, rytmy okołodobowe ulegają zmianie z powodu postępującej utraty neuronów w jądrze nadskrzyżowaniowym.
Bibliografia
- Benarroch, EE (2008). Jądro nadskrzyżowane i melatonina Oddziaływania wzajemne i korelacje kliniczne. Neurology, 71 (8), 594-598.
- Mirmiran, M., Swaab, DF, Kok, JH, Hofman, MA, Witting, W., & Van Gool, WA (1992). Rytmy okołodobowe i jądro nadskrzyżowaniowe w rozwoju okołoporodowym, starzeniu się i chorobie Alzheimera. Progress in brain research, 93, 151-163.
- Moore, RY (2007). Jądro nadskrzyżowane we śnie - regulacja czuwania. Medycyna snu, 8, 27-33.
- SLEEP DRIVE I TWÓJ ZEGAR. (sf). Pobrane 20 kwietnia 2017 r.Z National Sleep Foundation: sleepfoundation.org.
- Jądro nadskrzyżowane. (sf). Pobrane 20 kwietnia 2017 r. Z Wikipedii: en.wikipedia.org.
- Jądro nadskrzyżowaniowe człowieka. (sf). Pobrane 20 kwietnia 2017 r.Z BioInteractive: hhmi.org.
- NUCLEI NADACHIASMATYCZNE I GRZBIET SZYNOWY. (sf). Pobrane 20 kwietnia 2017 r. Z The brain from top to bottom: thebrain.mcgill.ca.