Suprachiasmatic jádro je mozkové centrum, jehož úkolem je být naše vnitřní hodiny, ovládání cirkadiánní rytmy. Je zodpovědný za generování spánkového a probouzejícího se cyklu blízko 24 hodin. Skládá se ze dvou malých mozkových struktur tvořených neurony, které regulují biologické rytmy. Tyto struktury jsou tvarovány jako křídla a jsou velikostí špičky tužky; Jsou umístěny v přední části hypotalamu.
Suprachiasmatické jádro spouští řadu neuronálních a hormonálních jevů k řízení různých funkcí těla v 24hodinovém cyklu. K tomu používá přibližně 20 000 neuronů. Tato struktura interaguje s mnoha dalšími oblastmi mozku.
I bez vnějších povětrnostních signálů jsou tyto biologické rytmy udržovány. Udržování tohoto 24hodinového cyklu však ovlivňuje sluneční světlo a další podněty prostředí. Jinými slovy, světlo musí resetovat vnitřní hodiny každé ráno, aby tělo zůstalo synchronizované s vnějším světem.
Výzkumy prováděné s jednotlivými neurony suprachiasmatického jádra ukazují, že každý z nich je funkční hodiny. Ty jsou synchronizovány s aktivitou jejich sousedních buněk.
V mnoha experimentech bylo zjištěno, že fluktuace lidského cirkadiánního cyklu jsou udržovány, i když jsme izolováni od denního světla.
Na druhou stranu, při experimentech s hlodavci, ve kterých byla zničena suprachiasmatická jádra, se jejich cykly spánku a bdění úplně narušily.
Zdá se, že tento mechanismus není jen endogenní, ale má také genetický původ. Tyto rytmy jsou aktivovány cyklickou aktivitou určitých genů. Konkrétně je cirkadiánní aktivita odrazem rytmického vzorce exprese esenciálních genů. Tito jsou známí jako "geny hodin."
Umístění
Suprachiasmatické jádro je umístěno na spodní části mozku, vedle hypotalamu. Její jméno vychází ze skutečnosti, že se nachází nad optickým chiasmem, kde se protínají optické nervy. Jsou umístěny dvoustranně na každé straně třetí mozkové komory.
Toto jádro je na strategickém místě, aby bylo možné přijímat signály z optických nervů, což naznačuje intenzitu světla, které vstupuje do sítnice.
Funkce
Živé bytosti se přizpůsobily stávajícímu prostředí s cílem zachovat přežití tohoto druhu. Za tímto účelem vyvinuli dva základní stavy chování: činnost a adaptivní chování a odpočinek.
U savců jsou tyto stavy označovány jako bdělost a spánek. K tomu dochází v přesných 24hodinových cyklech, které se vyvinuly jako přizpůsobení slunečnímu cyklu světla a tmy.
Je známo, že tyto cirkadiánní rytmy se nacházejí v buňkách celého těla. Suprachiasmatické jádro je cirkadiánní kardiostimulátor, který řídí dobu odpočinku, aktivitu, tělesnou teplotu, hlad a sekreci hormonů. K tomu se koordinuje s ostatními oblastmi mozku a jinými tkáněmi těla.
Při vystavení světlu nám suprachiasmatické jádro říká, že je čas být vzhůru. Zvyšuje tělesnou teplotu a zvyšuje produkci hormonů, jako je kortizol.
Kromě toho zpožďuje uvolňování hormonů, jako je melatonin, jehož nárůst souvisí s nástupem spánku a obvykle k němu dochází, když si uvědomíme, že prostředí je tmavé. Tyto úrovně zůstávají během noci zvýšené, abychom mohli správně spát.
Neurony emitují akční potenciál v 24hodinových rytmech. Konkrétně v poledne dosahuje palebná rychlost neuronů maximální úroveň. Jak však noc klesá, akční potenciály se snižují frekvencí.
Předpokládá se, že dorzomediální část tohoto jádra je zodpovědná za endogenní 24hodinové cykly. To znamená, že si můžeme udržet naše cirkadiánní rytmy, přestože zůstáváme ve tmě.
Funguje
Když okolní světlo zasáhne sítnici, aktivuje fotocitlivé buňky zvané gangliové buňky. Tyto buňky převádějí světelné částice (fotony) na elektrické signály. Neurony v sítnici vysílají tyto signály optickými nervy.
Tyto nervy se kříží a vytvářejí optický chiasmus. Později vizuální informace dosáhne zadní části mozku, nazývané týlní lalok. Tam se zpracovává ve formě obrazů, které vědomě vnímáme.
Existuje však skupina neuronů, které opouštějí optický chiasmus a dosahují suprachiasmatického jádra, aby mohly vykonávat cyklické funkce organismu. Toto jádro se tedy rozhodne aktivovat nebo inhibovat epifýzu a vylučovat různé hormony. Mezi nimi, melatonin.
Cirkadiánní vlivy neuronů v suprachiasmatickém jádru se šíří různými cílovými orgány těla různými neuronálními signály a cirkulací melatoninu.
Suprachiasmatické jádro reguluje sekreci melatoninu z epifýzy podle světlosti a temnoty prostředí. Melatonin je látka, která reguluje spánek a další cyklické činnosti v těle.
Melatonin má funkci jak hodinového značení každou hodinu dne, tak i kalendáře označujícího roční dobu pro všechny tkáně těla.
Bylo zjištěno, že poruchy melatoninu jsou spojeny s poruchami spánku souvisejícími se stárnutím, Alzheimerovou chorobou a dalšími neurodegenerativními chorobami. Ve skutečnosti se zdá, že má antioxidační účinky, chrání naše neurony.
Suprachiasmatické změny jádra
Aktivita suprachiasmatického jádra se může měnit v různých stádiích života. Například u dospívajících se hladiny melatoninu zvyšují později než u většiny dětí a dospělých. Z tohoto důvodu mohou mít těžké spát brzy.
Na druhou stranu u starších lidí se během noci více probouzí, protože uvolňování melatoninu se mění s postupem věku.
Fungování suprachiasmatického jádra může být narušeno vnějšími faktory. To je to, co se stane s jet lag, nebo pokud nebudeme udržovat každodenní rutinu a nutí naše tělo zůstat vzhůru v noci.
Je důležité poznamenat, že u neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba, se cirkadiánní rytmy mění v důsledku progresivní ztráty neuronů v suprachiasmatickém jádru.
Reference
- Benarroch, EE (2008). Suprachiasmatické jádro a melatonin Reciproční interakce a klinické korelace. Neurology, 71 (8), 594-598.
- Mirmiran, M., Swaab, DF, Kok, JH, Hofman, MA, Witting, W., a Van Gool, WA (1992). Cirkadiánní rytmy a suprachiasmatické jádro v perinatálním vývoji, stárnutí a Alzheimerově chorobě. Pokrok ve výzkumu mozku, 93, 151-163.
- Moore, RY (2007). Suprachiasmatické jádro v regulaci spánku a bdění. Lék na spaní, 8, 27-33.
- SPÁJTE JÍZDU A HODINY VAŠEHO TELA. (sf). Citováno z 20. dubna 2017, z National Sleep Foundation: sleepfoundation.org.
- Suprachiasmatické jádro. (sf). Citováno z 20. dubna 2017, z Wikipedie: en.wikipedia.org.
- Lidský suprachiasmatický jader. (sf). Citováno z 20. dubna 2017, z BioInteractive: hhmi.org.
- SUPRACHIASMATICKÝ NUCLEI A PINEÁLNÍ ŽÍNA. (sf). Citováno z 20. dubna 2017, z mozku shora dolů: thebrain.mcgill.ca.