นิวเคลียส Suprachiasmatic: ตำแหน่งหน้าที่และการเปลี่ยนแปลง

นิวเคลียส suprachiasmatic (NSQ) ประกอบด้วยสองโครงสร้างสมองเล็ก ๆ (หนึ่งในแต่ละซีกสมอง) ประกอบด้วยเซลล์ประสาทที่ควบคุมจังหวะทางชีวภาพ

โครงสร้างเหล่านี้มีรูปร่างของปีกและมีขนาดของปลายดินสอ พวกเขาตั้งอยู่ในส่วนหน้าของมลรัฐ

นิวเคลียส suprachiasmatic มีลักษณะเป็นนาฬิกาภายในของเราควบคุมจังหวะ circadian ของเรา มันมีหน้าที่ในการสร้างรอบการนอนหลับและปลุกใกล้ถึง 24 ชั่วโมง

สิ่งนี้ก่อให้เกิดเหตุการณ์ต่าง ๆ ของเส้นประสาทและฮอร์โมนเพื่อควบคุมการทำงานของอวัยวะต่าง ๆ ในรอบ 24 ชั่วโมง สำหรับสิ่งนี้มันใช้ประมาณ 20, 000 เซลล์ประสาท โครงสร้างนี้โต้ตอบกับพื้นที่สมองอื่น ๆ อีกมากมาย

แม้ว่าจะไม่มีสัญญาณสภาพอากาศภายนอกก็ตาม แต่จังหวะชีวภาพเหล่านี้ก็ยังคงอยู่ อย่างไรก็ตามแสงแดดและสิ่งกระตุ้นสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ มีผลต่อการบำรุงรักษาวงจร 24 ชั่วโมงนี้ นั่นคือแสงจะต้องปรับนาฬิกาภายในทุกเช้าเพื่อให้สิ่งมีชีวิตอยู่ในสภาพที่กลมกลืนกับโลกภายนอก

การสืบสวนดำเนินการกับเซลล์ประสาทส่วนบุคคลของนิวเคลียส suprachiasmatic แสดงให้เห็นว่าแต่ละของพวกเขาเป็นนาฬิกาทำงาน สิ่งเหล่านี้ประสานกับกิจกรรมของเซลล์ข้างเคียง

ในการทดลองหลายครั้งพบว่าความผันผวนของวัฏจักร circadian ของมนุษย์ยังคงอยู่แม้ว่าเราจะถูกโดดเดี่ยวจากเวลากลางวัน

ในทางกลับกันในการทดลองกับหนูที่นิวเคลียส suprachiasmatic ถูกทำลายวงจรการนอนหลับและตื่นของพวกเขาก็ไม่เป็นระเบียบ

ดูเหมือนว่ากลไกนี้ไม่เพียง แต่ภายนอก แต่ยังมีต้นกำเนิดทางพันธุกรรม จังหวะเหล่านี้ถูกกระตุ้นโดยกิจกรรมวนรอบของยีนบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งกิจกรรม circadian เป็นภาพสะท้อนของรูปแบบจังหวะของการแสดงออกของยีนที่สำคัญ สิ่งเหล่านี้เรียกว่า "ยีนสัญญาณนาฬิกา"

ที่ตั้ง

นิวเคลียส suprachiasmatic ตั้งอยู่ที่ฐานของสมองถัดจาก hypothalamus ชื่อของมันคือเพราะมันตั้งอยู่ด้านบนของ chiasm แก้วนำแสงที่เส้นประสาทตาข้าม พวกเขาตั้งอยู่ทั้งสองข้างในแต่ละด้านของช่องสมองส่วนที่สาม

นิวเคลียสนี้อยู่ในจุดยุทธศาสตร์ที่สามารถรับสัญญาณจากเส้นประสาทตาซึ่งแสดงถึงความเข้มของแสงที่เข้าสู่เรตินา

ฟังก์ชั่น

สิ่งมีชีวิตได้รับการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีอยู่โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อรักษาความอยู่รอดของสายพันธุ์ สำหรับสิ่งนั้นพวกเขาได้พัฒนาสถานะพื้นฐานสองประการของพฤติกรรม: กิจกรรมและพฤติกรรมปรับตัวและส่วนที่เหลือ

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสถานะเหล่านี้ถูกระบุว่าเป็นความตื่นตัวและการนอนหลับ สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นในรอบ 24 ชั่วโมงที่แม่นยำซึ่งพัฒนาขึ้นเพื่อปรับให้เข้ากับวัฏจักรสุริยะของแสงและความมืด

ขณะนี้เป็นที่ทราบกันว่าจังหวะ circadian เหล่านี้พบในเซลล์ทั่วร่างกาย นิวเคลียส suprachiasmatic เป็นเครื่องกระตุ้นหัวใจแบบเป็นกลางที่ควบคุมเวลาพักผ่อนกิจกรรมอุณหภูมิร่างกายความหิวและการหลั่งฮอร์โมน เพื่อจุดประสงค์นี้มันประสานกับพื้นที่สมองอื่น ๆ และเนื้อเยื่อของร่างกายอื่น ๆ

ด้วยการสัมผัสกับแสงนิวเคลียส suprachiasmatic บอกเราว่าถึงเวลาที่จะต้องตื่น เพิ่มอุณหภูมิของร่างกายและเพิ่มการผลิตฮอร์โมนเช่นคอร์ติซอล

นอกจากนี้มันยังชะลอการปล่อยฮอร์โมนเช่นเมลาโทนินซึ่งการเพิ่มขึ้นนั้นเกี่ยวข้องกับการโจมตีของการนอนหลับและมักจะเกิดขึ้นเมื่อเรารับรู้ว่าสภาพแวดล้อมมืด ระดับเหล่านี้ยังคงสูงตลอดทั้งคืนเพื่อให้เราสามารถนอนหลับได้อย่างถูกต้อง

เซลล์ประสาทปล่อยศักยภาพการออกฤทธิ์ในจังหวะ 24 ชั่วโมง โดยเฉพาะตอนเที่ยงอัตราการยิงของเซลล์ประสาทถึงระดับสูงสุด อย่างไรก็ตามเมื่อถึงเวลากลางคืนการกระทำที่มีศักยภาพจะลดความถี่ลง

ส่วน dorsomedial ของนิวเคลียสนี้เป็นส่วนที่เชื่อกันว่ามีความรับผิดชอบต่อวงจรภายใน 24 ชั่วโมง นั่นคือเราสามารถรักษาจังหวะ circadian ของเราแม้จะทำให้เราอยู่ในความมืด

นิวเคลียส suprachiasmatic ทำงานอย่างไร

เมื่อแสงโดยรอบมาถึงเรตินามันจะเปิดใช้งานเซลล์แสงที่เรียกว่าเซลล์ปมประสาท เซลล์เหล่านี้แปลงอนุภาคแสง (โฟตอน) เป็นสัญญาณไฟฟ้า เซลล์ประสาทในเรตินาส่งสัญญาณเหล่านี้ผ่านเส้นประสาทตา

เส้นประสาทเหล่านี้จะก่อให้เกิด chiasm แบบแสง ต่อมาข้อมูลภาพถึงด้านหลังของสมองที่เรียกว่ากลีบท้ายทอย ที่นั่นมันถูกประมวลผลในรูปแบบของภาพที่เรารับรู้อย่างมีสติ

อย่างไรก็ตามมีกลุ่มของเซลล์ประสาทที่ปล่อยออกมาจาก chiasm แก้วนำแสงและไปถึงนิวเคลียส suprachiasmatic เพื่อออกกำลังกายฟังก์ชั่นวงจรของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นนิวเคลียสนี้จึงตัดสินใจเปิดใช้งานหรือยับยั้งต่อมไพเนียลเพื่อที่จะหลั่งฮอร์โมนที่แตกต่างกัน ในหมู่พวกเขาเมลาโทนิ

อิทธิพล circadian ของเซลล์ประสาทของนิวเคลียส suprachiasmatic ขยายผ่านอวัยวะเป้าหมายที่แตกต่างกันของร่างกายโดยสัญญาณประสาทที่แตกต่างกันและจากการไหลเวียนของเมลาโทนิ

นิวเคลียส suprachiasmatic ควบคุมการหลั่งเมลาโทนินจากต่อมไพเนียลตามแสงและความมืดของสิ่งแวดล้อม เมลาโทนินเป็นสารที่ควบคุมการนอนหลับและกิจกรรมวัฏจักรอื่น ๆ ของร่างกาย

เมลาโทนินมีฟังก์ชั่นทั้งการกดปุ่มนาฬิกาทุกชั่วโมงของวันและปฏิทินแสดงเวลาของปีไปยังเนื้อเยื่อทั้งหมดของร่างกาย

มีการค้นพบว่าการเปลี่ยนแปลงของเมลาโทนิเกี่ยวข้องกับความผิดปกติของการนอนหลับที่เกิดขึ้นตามอายุ, โรคอัลไซเมอร์และโรคเกี่ยวกับระบบประสาทอื่น ๆ ในความเป็นจริงดูเหมือนว่าจะมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระปกป้องเซลล์ประสาทของเรา

การเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียส suprachiasmatic

กิจกรรมของสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในขั้นตอนต่าง ๆ ของชีวิต ตัวอย่างเช่นในวัยรุ่นระดับเมลาโทนินเพิ่มขึ้นช้ากว่าในเด็กและผู้ใหญ่ส่วนใหญ่ นั่นคือเหตุผลที่พวกเขาอาจมีปัญหาในการเข้านอนเร็ว

ในทางกลับกันในผู้สูงอายุมีความตื่นตัวมากขึ้นในช่วงกลางคืนเนื่องจากการปล่อยเมลาโทนินจะเปลี่ยนไปเมื่อเรามีอายุมากขึ้น

การทำงานของนิวเคลียส suprachiasmatic สามารถลดลงได้จากปัจจัยภายนอก นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นกับ jet lag หรือถ้าเราไม่ทำกิจวัตรประจำวันและบังคับให้ร่างกายตื่นตัวในเวลากลางคืน

มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าในโรค neurodegenerative เช่นอัลไซเมอร์จังหวะ circadian มีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการสูญเสียความก้าวหน้าของเซลล์ประสาทในนิวเคลียส suprachiasmatic