Podíl:
Supraquiasmatic Nucleus Umístění, funkce a změny
suprachiasmatické jádro (NSQ) se skládá ze dvou malých mozkových struktur (jedna v každé mozkové hemisféře) složená z neuronů, které regulují biologické rytmy.
Tyto struktury mají tvar křídel a mají velikost špičky tužky. Jsou umístěny v přední části hypotalamu.
Suprachiasmatic jádro je charakterizováno tím, že je naše vnitřní hodiny, kontrolovat naše cirkadiánní rytmy. Je zodpovědný za generování cyklů spánku a probuzení v blízkosti 24 hodin.
To spouští řadu neuronálních a hormonálních událostí, které kontrolují různé funkce organismu v 24hodinovém cyklu. Pro tento účel používá přibližně 20 000 neuronů. Tato struktura interaguje s mnoha dalšími oblastmi mozku.
I bez vnějších povětrnostních signálů jsou tyto biologické rytmy zachovány. Sluneční světlo a další environmentální podněty však ovlivňují udržování tohoto 24hodinového cyklu. To znamená, že světlo musí každé ráno upravovat vnitřní hodiny, aby organismus zůstal v synchronizaci s okolním světem.
Výzkumy prováděné s jednotlivými neurony suprachiasmatického jádra ukazují, že každý z nich je funkční hodiny. Ty jsou synchronizovány s aktivitou sousedních buněk.
V mnoha experimentech bylo zjištěno, že fluktuace lidského cirkadiánního cyklu jsou zachovány, i když jsme izolováni od světla dne..
Na druhou stranu, v experimentech s hlodavci, ve kterých byla zničena suprachiasmatická jádra, se jejich cykly spánku a probuzení staly naprosto dezorganizované.
Zdá se, že tento mechanismus je nejen endogenní, ale má také genetický původ. Tyto rytmy jsou aktivovány cyklickou aktivitou určitých genů. Obzvláště cirkadiánní aktivita je odrazem rytmického vzorce exprese esenciálních genů. Tito jsou známí jako "hodiny geny".
Poloha
Suprachiasmatic jádro je lokalizováno u základu mozku, vedle hypothalamus. Jmenuje se proto, že se nachází na vrcholu optického chiasmu, kde se kříží optické nervy. Jsou umístěny bilaterálně na každé straně třetí mozkové komory.
Toto jádro je na strategickém místě, aby bylo možné přijímat signály z optických nervů, což indikuje intenzitu světla vstupujícího do sítnice.
Funkce
Živé bytosti se přizpůsobují stávajícímu prostředí s cílem zachovat přežití tohoto druhu. Za tímto účelem vyvinuli dva základní stavy chování: aktivitu a adaptivní chování a odpočinek.
U savců jsou tyto stavy identifikovány jako bdění a spánek. Ty se dějí v přesných 24hodinových cyklech, které se vyvinuly jako adaptace na sluneční cyklus světla a tmy.
Nyní je známo, že tyto cirkadiánní rytmy se nacházejí v buňkách po celém těle. Suprachiasmatické jádro je cirkadiánní kardiostimulátor, který řídí dobu odpočinku, aktivitu, tělesnou teplotu, hlad a hormonální sekreci. K tomu se koordinuje s ostatními oblastmi mozku a dalšími tělesnými tkáněmi.
S vystavením 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 zvýšení souvisí s nástupem spánku a obvykle dochází, když vnímáme, že prostředí je tmavé. Tyto úrovně zůstávají vysoké celou noc, abychom mohli řádně spát.
Neurony emitují akční potenciál ve 24hodinových rytmech. Konkrétně v poledne dosahuje rychlost střelby neuronů maximální úrovně. Nicméně, jak noc padá, akční potenciály snižují jejich frekvenci.
Dorsomediální část tohoto jádra je ta, která je považována za zodpovědnou za 24hodinové endogenní cykly. To znamená, že můžeme udržet naše cirkadiánní rytmy, i když nás drží ve tmě.
Jak funguje suprachiasmatické jádro?
Když okolní světlo dosáhne sítnice, aktivuje fotocitlivé buňky zvané gangliové buňky. Tyto buňky přeměňují světelné částice (fotony) na elektrické signály. Neurony v sítnici vysílají tyto signály optickými nervy.
Tyto nervy tvoří optický chiasm. Později se vizuální informace dostanou do zadní části mozku, tzv. Okcipitálního laloku. Zde se zpracovává ve formě obrazů, které vědomě vnímáme.
Existuje však skupina neuronů, které pocházejí z optického chiasmu a dostávají se do suprachiasmatického jádra, aby vykonávaly cyklické funkce organismu. Toto jádro se tedy rozhodne aktivovat nebo inhibovat epifýzu tak, aby vylučovala různé hormony. Mezi nimi melatonin.
Cirkadiánní vlivy neuronů suprachiasmatického jádra expandují různými cílovými orgány těla různými neuronovými signály a cirkulací melatoninu.
Suprachiasmatické jádro reguluje vylučování melatoninu z epifýzy podle světla a temnoty prostředí. Melatonin je látka, která kontroluje spánek a jiné cyklické aktivity těla.
Melatonin má funkci jak hodinového vytáčení každou hodinu dne, tak kalendáře udávajícího roční dobu do všech tkání těla..
Bylo zjištěno, že změny melatoninu souvisejí s poruchami spánku, které jsou typické pro stárnutí, Alzheimerovu chorobu a další neurodegenerativní onemocnění. Zdá se, že má antioxidační účinky, chrání naše neurony.
Změny suprachiasmatického jádra
Činnost může být změněna v různých fázích života. Například u adolescentů se hladiny melatoninu zvyšují později než u většiny dětí a dospělých. Kvůli tomu mohou mít problémy se spaním brzy.
Na druhou stranu, u starších lidí dochází během noci k více probuzení, protože uvolňování melatoninu se mění v průběhu věku..
Činnost suprachiasmatického jádra může být deregulována vnějšími faktory. To je to, co se děje s jet lag nebo pokud si neudržíme denní rutinu a nutíme naše tělo, aby zůstalo vzhůru v noci.
Je důležité poznamenat, že u neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba, se cirkadiánní rytmy mění v důsledku postupné ztráty neuronů v suprachiasmatickém jádru.
Odkazy
- Benarroch, E. E. (2008). Suprachiasmatické jádro a melatonin Vzájemné interakce a klinické korelace. Neurology, 71 (8), 594-598.
- Mirmiran, M., Swaab, D.F., Kok, J.H., Hofman, M.A., Witting, W., & Van Gool, W.A. (1992). Cirkadiánní rytmy a suprachiasmatické jádro v perinatálním vývoji, stárnutí a Alzheimerově chorobě. Pokrok ve výzkumu mozku, 93, 151-163.
- Moore, R. Y. (2007). Suprachiasmatické jádro v regulaci spánku a bdění. Léčba spánku, 8, 27-33.
- SLEEP DRIVE A VAŠE HODINY TĚLO. (s.f.). Citováno dne 20. dubna 2017 z National Sleep Foundation: sleepfoundation.org.
- Suprachiasmatické jádro. (s.f.). Citováno dne 20. dubna 2017, z Wikipedie: Wikipedia.org.
- Lidský Suprachiasmatic Nucleus. (s.f.). Citováno dne 20. dubna 2017, z BioInteractive: hhmi.org.
- SUPRACHIASMATIC NUCLEI A PINEAL GLAND. (s.f.). Citováno dne 20 Duben, 2017, z The brain from top down: thebrain.mcgill.ca.