Надалене розташування, функції та зміни ядер

The супрахиазматическое ядро (NSQ) складається з двох невеликих структур мозку (по одному в кожній півкулі головного мозку), складених з нейронів, які регулюють біологічні ритми.

Ці структури мають форму крил і мають розмір кінчика олівця. Вони розташовані в передній частині гіпоталамуса.

Супрахіазматичне ядро ​​характеризується тим, що є нашим внутрішнім годинником, що контролює наші циркадні ритми. Він відповідає за генерування циклів сну і неспання близько 24 годин.

Це викликає низку нейрональних і гормональних подій для контролю різних функцій організму в 24-годинному циклі. Для цього використовують приблизно 20000 нейронів. Ця структура взаємодіє з багатьма іншими областями мозку.

Навіть без зовнішніх погодних сигналів ці біологічні ритми зберігаються. Проте сонячне світло та інші екологічні стимули впливають на підтримку цього 24-годинного циклу. Тобто світло повинно перенастроювати внутрішні годинники щоранку, щоб організм залишався синхронно з зовнішнім світом.

Дослідження, проведені з окремими нейронами супрахіазматичного ядра, показують, що кожен з них є функціональним годинником. Вони синхронізуються з активністю їх сусідніх клітин.

У багатьох експериментах було встановлено, що коливання циркадного циклу людини зберігаються навіть тоді, коли ми виділяємося з світла дня.

З іншого боку, в експериментах з гризунами, в яких зруйнувалися супрахіазматичні ядра, їх цикли сну і неспання стали повністю дезорганізованими.

Схоже, що цей механізм не тільки ендогенний, а й має генетичне походження. Ці ритми активуються циклічною активністю певних генів. Зокрема, циркадна активність є відображенням ритмічної картини експресії суттєвих генів. Вони відомі як "гени годинника".

Розташування

Надниазматическое ядро ​​розташоване біля основи мозку, поруч з гіпоталамусом. Її назва тому, що вона розташована на вершині зорової хіазми, де перетинають зорові нерви. Вони розташовані двосторонньо на кожній стороні третього церебрального шлуночка.

Це ядро ​​знаходиться в стратегічному місці, щоб мати можливість отримувати сигнали від зорових нервів, що вказує на інтенсивність світла, що надходить у сітківку.

Функції

Живі істоти адаптувалися до існуючого середовища з метою збереження виживання. Для цього вони розвивали два основні стани поведінки: активність і адаптивність поведінки, а також відпочинок.

У ссавців ці стани ідентифікуються як неспання і сон. Вони відбуваються в точних 24-годинних циклах, які розвивалися як адаптація до сонячного циклу світла і темряви.

В даний час відомо, що ці циркадні ритми знаходяться в клітинах по всьому тілу. Суперахіматозним ядром є циркадний кардіостимулятор, який контролює час відпочинку, активність, температуру тіла, голод і гормональну секрецію. Для цього він координує інші області мозку та інші тканини тіла.

Під впливом світла супрахіазматичне ядро ​​говорить нам, що настав час прокинутися. Підвищує температуру тіла і збільшує вироблення гормонів, таких як кортизол.

Крім того, це затримує вивільнення гормонів, таких як мелатонін, збільшення якого пов'язане з настанням сну і зазвичай відбувається, коли ми сприймаємо, що навколишнє середовище темне. Ці рівні залишаються високими всю ніч, щоб ми могли правильно спати.

Нейрони виділяють потенціали дії в 24-годинних ритмах. Зокрема, в полудень швидкість випалу нейронів досягає максимального рівня. Однак, коли вночі падає, потенціали дії зменшують їх частоту.

Дорсомедіальна частина цього ядра відповідає за 24-годинні ендогенні цикли. Тобто, ми можемо підтримувати наші циркадні ритми, незважаючи на те, що нас тримають у темряві.

Як працює надкіазматичне ядро?

Коли навколишнє світло досягає сітківки, воно активує фоточутливі клітини, які називаються гангліозними клітинами. Ці клітини перетворюють світлові частинки (фотони) в електричні сигнали. Нейрони сітківки передають ці сигнали через зорові нерви.

Ці нерви перетинають форму оптичного хіазму. Пізніше візуальна інформація досягає задньої частини головного мозку, званої потиличною часткою. Там вона обробляється у вигляді образів, які ми свідомо сприймаємо.

Однак існує група нейронів, які походять з оптичної хіазми і досягають супрахіазматичного ядра для здійснення циклічних функцій організму. Таким чином, це ядро ​​вирішує активувати або інгібувати епіфіз, щоб він виділяв різні гормони. Серед них мелатонін.

Циркадні впливи нейронів супрахіазматичного ядра розширюються через різні органи-мішені тіла різними нейрональними сигналами і циркуляцією мелатоніну.

Надкіазматичне ядро ​​регулює секрецію мелатоніну з шишкоподібної залози відповідно до світла і темряви навколишнього середовища. Мелатонін є речовиною, що контролює сон і інші циклічні дії організму. 

Мелатонін має функцію як годинникового набору кожну годину дня, так і календар, що вказує час року для всіх тканин тіла.

Встановлено, що зміни мелатоніну пов'язані з порушеннями сну, характерними для старіння, хвороби Альцгеймера та інших нейродегенеративних захворювань. Насправді це, здається, має антиоксидантні ефекти, захищаючи наші нейрони.

Зміни супрахіазматичного ядра

Активність може бути змінена на різних стадіях життя. Наприклад, у підлітків рівень мелатоніну зростає пізніше, ніж у більшості дітей і дорослих. Через це їм може виникнути труднощі з ранним сном.

З іншого боку, у літніх людей більше пробуджується протягом ночі, коли вивільнення мелатоніну змінюється в міру старіння.

Операція супрахіазматичного ядра може бути дерегульована зовнішніми факторами. Це те, що відбувається з реактивною затримкою або якщо ми не підтримуємо повсякденне життя і змушуємо наше тіло не спати вночі.

Важливо відзначити, що при нейродегенеративних захворюваннях, таких як хвороба Альцгеймера, циркадні ритми змінюються внаслідок прогресуючої втрати нейронів в супрахіазматичному ядрі.

Список літератури

1. Benarroch, E.E. (2008). Супрахіазматичне ядро ​​і мелатонін Взаємні взаємодії і клінічні кореляції. Neurology, 71 (8), 594-598.
2. Mirmiran, M., Swaab, D.F., Kok, J.H., Hofman, M.A., Witting, W., & Van Gool, W.A. (1992). Циркадні ритми і супрахіазматичне ядро ​​при перинатальному розвитку, старінні та хворобі Альцгеймера. Прогрес у дослідженні мозку, 93, 151-163.
3. Moore, R. Y. (2007). Супрахіазматичне ядро ​​в регуляції сну-бодрствования. Медицина сну, 8, 27-33.
4. SLEEP DRIVE І ВАШ ЧАСТИН ТІЛА. (s.f.). Отримано 20 квітня 2017 року з Національного фонду сну: sleepfoundation.org.
5. Надшластное ядро. (s.f.). Отримано 20 квітня 2017 року, з Вікіпедії: en.wikipedia.org.
6. Суперахіазматичний ядро ​​людини. (s.f.). Отримано 20 квітня 2017 року, з BioInteractive: hhmi.org.
7. СУПАЧАІЗМАТИЧНІ ЯДЕР ТА ХВИЛІЙКА. (s.f.). Отримано 20 квітня 2017 року, з головного мозку зверху вниз: thebrain.mcgill.ca.