Lokasi Nukleus Supraquiasmatic, Fungsi dan Alterasi

The nukleus suprachiasmatic (NSQ) terdiri daripada dua struktur otak kecil (satu dalam setiap hemisfera serebrum) terdiri daripada neuron yang mengawal irama biologi.

Struktur ini mempunyai bentuk sayap dan ukuran ujung pensil. Mereka terletak di bahagian anterior hypothalamus.

Nukleus suprachiasmatic dicirikan dengan menjadi jam dalaman kita, mengawal irama sirkadian kita. Ia bertanggungjawab untuk menghasilkan kitaran tidur dan bangun yang hampir 24 jam.

Ini mencetuskan siri peristiwa neuron dan hormon untuk mengawal fungsi organisme yang berbeza dalam kitaran 24 jam. Untuk ini, ia menggunakan kira-kira 20,000 neuron. Struktur ini berinteraksi dengan banyak kawasan otak yang lain.

Walaupun tanpa isyarat cuaca luaran, irama biologi ini dikekalkan. Walau bagaimanapun, cahaya matahari dan rangsangan alam sekitar lain mempengaruhi penyelenggaraan kitaran 24-jam ini. Iaitu, cahaya perlu menyesuaikan semula jam dalaman setiap pagi supaya organisma kekal bersegerainya dengan dunia luar.

Siasatan dijalankan dengan neuron individu nukleus suprachiasmatic menunjukkan bahawa setiap daripada mereka adalah jam berfungsi. Ini disegerakkan dengan aktiviti sel jiran mereka.

Ia telah dijumpai, dalam banyak eksperimen, bahawa turun naik kitaran sirkadian manusia dikekalkan walaupun kita terpencil dari cahaya hari.

Sebaliknya, dalam eksperimen dengan tikus di mana nukleus suprachiasmatic telah musnah, tidur mereka dan kitaran bangun menjadi tidak teratur.

Nampaknya mekanisme ini bukan sahaja endogen, tetapi juga mempunyai asal genetik. Irama ini diaktifkan oleh aktiviti kitaran gen tertentu. Khususnya, aktiviti sirkadian adalah cerminan corak beririsan ungkapan gen penting. Ini dikenali sebagai "gen jam".

Lokasi

Nukleus suprachiasmatic terletak di pangkal otak, di sebelah hipotalamus. Namanya adalah kerana ia terletak di atas kerangka optik, di mana saraf optik menyilang. Mereka terletak bilateral di kedua-dua belah ventrikel cerebral ketiga.

Nukleus ini berada di tempat yang strategik untuk dapat menerima isyarat dari saraf optik, menunjukkan keamatan cahaya yang memasuki retina.

Fungsi

Makhluk hidup telah beradaptasi dengan persekitaran yang sedia ada dengan tujuan untuk mengekalkan kelangsungan spesies. Untuk melakukan ini, mereka telah membangunkan dua keadaan asas tingkah laku: aktiviti dan kelakuan adaptif, dan rehat.

Dalam mamalia, keadaan ini dikenal pasti sebagai terjaga dan tidur. Ini berlaku dalam kitaran 24-jam tepat yang telah berkembang sebagai penyesuaian kepada kitaran cahaya matahari dan kegelapan.

Kini diketahui bahawa irama sirkadian ini terdapat dalam sel di seluruh tubuh. Nukleus suprachiasmatic adalah alat pacu jantung circadian yang mengawal masa istirahat, aktiviti, suhu badan, kelaparan dan rembesan hormon. Untuk melakukan ini, ia menyelaras dengan kawasan otak lain dan tisu badan lain.

Dengan pendedahan kepada cahaya, nukleus suprachiasmatic memberitahu kita sudah tiba masanya untuk terjaga. Meningkatkan suhu badan dan meningkatkan pengeluaran hormon seperti kortisol.

Di samping itu, ia melambatkan pembebasan hormon seperti melatonin, peningkatan yang berkaitan dengan permulaan tidur dan biasanya berlaku apabila kita melihat bahawa alam sekitar gelap. Tahap ini tetap tinggi sepanjang malam supaya kita dapat tidur dengan betul.

Neuron memancarkan potensi tindakan dalam irama 24-jam. Khususnya, pada tengah hari, kadar tembakan neuron mencapai tahap maksimum. Walau bagaimanapun, apabila malam jatuh, potensi tindakan mengurangkan frekuensi mereka.

Bahagian dorsomedial nukleus ini adalah yang dianggap bertanggungjawab untuk kitaran endogen 24 jam. Iaitu, kita dapat mengekalkan irama sirkadian kita walaupun menjaga kita dalam kegelapan.

Bagaimana nukleus suprachiasmatic berfungsi?

Apabila cahaya ambien mencapai retina, ia mengaktifkan sel-sel fotosensitif yang dipanggil sel ganglion. Sel-sel ini menukar zarah cahaya (foton) menjadi isyarat elektrik. Neuron di retina menghantar isyarat ini melalui saraf optik.

Saraf-saraf ini merentasi pembentukan kerangka optik. Kemudian maklumat visual mencapai bahagian belakang otak, dipanggil lobus oksipital. Di sana diproses dalam bentuk imej yang kita sadarkan secara sedar.

Walau bagaimanapun, terdapat sekumpulan neuron yang berasal dari kubah optik dan mencapai nukleus suprachiasmatic untuk menjalankan fungsi kitaran organisma. Oleh itu, nukleus ini memutuskan untuk mengaktifkan atau menghalang kelenjar pineal supaya ia menyembuhkan hormon yang berbeza. Antaranya, melatonin.

Pengaruh sirkadian neuron nukleus suprachiasmatic meluaskan organ sasaran tubuh yang berlainan dengan isyarat neuron yang berbeza dan oleh peredaran melatonin.

Nukleus suprachiasmatic mengawal rembesan melatonin dari kelenjar pineal mengikut cahaya dan kegelapan alam sekitar. Melatonin adalah bahan yang mengawal tidur dan lain-lain aktiviti kitaran badan. 

Melatonin mempunyai fungsi kedua-dua jam mendail setiap jam sehari, dan kalendar menunjukkan masa tahun untuk semua tisu badan.

Telah didapati bahawa perubahan melatonin berkaitan dengan gangguan tidur yang tipikal penuaan, penyakit Alzheimer dan penyakit neurodegeneratif lain. Malah, ia seolah-olah mempunyai kesan antioksidan, melindungi neuron kita.

Perubahan nukleus suprachiasmatic

Aktiviti yang boleh diubah dalam pelbagai peringkat kehidupan. Sebagai contoh, pada remaja, tahap melatonin meningkat lebih awal daripada kebanyakan kanak-kanak dan orang dewasa. Kerana ini, mereka mungkin menghadapi kesukaran tidur awal.

Sebaliknya, pada orang tua, terdapat lebih banyak awakenings pada waktu malam ketika melatonin diubah seperti yang kita usai.

Operasi nukleus suprachiasmatic boleh dinegaskan oleh faktor luaran. Inilah yang terjadi dengan jet lag atau jika kita tidak mengekalkan rutin harian dan memaksa tubuh kita untuk terus terjaga pada waktu malam.

Adalah penting untuk diperhatikan bahawa, dalam penyakit neurodegenerative seperti Alzheimer, irama sirkadian diubah kerana kehilangan progresif neuron dalam nukleus suprachiasmatic.

Rujukan

1. Benarroch, E. E. (2008). Nukleus suprachiasmatic dan melatonin Interaksi timbal balik dan korelasi klinikal. Neurologi, 71 (8), 594-598.
2. Mirmiran, M., Swaab, D.F., Kok, J.H., Hofman, M.A., Witting, W., & Van Gool, W.A. (1992). Irama sirkadian dan nukleus suprachiasmatic dalam perkembangan perinatal, penuaan dan penyakit Alzheimer. Kemajuan dalam penyelidikan otak, 93, 151-163.
3. Moore, R. Y. (2007). Nukleus suprachiasmatic dalam peraturan tidur-bangun. Perubatan tidur, 8, 27-33.
4. LEMBUT SLEEP DAN JAM BODY ANDA. (s.f.). Diperoleh pada 20 April 2017, dari Yayasan Tidur Nasional: sleepfoundation.org.
5. Nukleus Suprachiasmatic. (s.f.). Diperoleh pada 20 April 2017, dari Wikipedia: en.wikipedia.org.
6. The Human Suprachiasmatic Nucleus. (s.f.). Diperoleh pada 20 April 2017, dari BioInteractive: hhmi.org.
7. THE NUCLEI SUPRACHIASMATIC DAN THE PINEAL GLAND. (s.f.). Diperoleh pada 20 April 2017, dari Otak dari atas ke bawah: thebrain.mcgill.ca.