นิวเคลียส suprachiasmaticเป็นศูนย์สมองที่มีฟังก์ชั่นคือการเป็นนาฬิกาภายในของเราควบคุมจังหวะ circadian มีหน้าที่สร้างวงจรการนอนหลับและการตื่นเกือบ 24 ชั่วโมง มันประกอบด้วยโครงสร้างสมองเล็ก ๆ สองตัวซึ่งประกอบด้วยเซลล์ประสาทที่ควบคุมจังหวะทางชีวภาพ โครงสร้างเหล่านี้มีรูปร่างเหมือนปีกและมีขนาดเท่าปลายดินสอ พวกมันตั้งอยู่ในส่วนหน้าของไฮโปทาลามัส
นิวเคลียส suprachiasmatic กระตุ้นให้เกิดเหตุการณ์ของเซลล์ประสาทและฮอร์โมนเพื่อควบคุมการทำงานต่างๆของร่างกายในวัฏจักร 24 ชั่วโมง โดยใช้เซลล์ประสาทประมาณ 20,000 เซลล์ โครงสร้างนี้มีปฏิสัมพันธ์กับสมองส่วนอื่น ๆ
แม้ว่าจะไม่มีสัญญาณสภาพอากาศภายนอก แต่ก็ยังคงรักษาจังหวะทางชีวภาพเหล่านี้ไว้ อย่างไรก็ตามแสงแดดและสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ มีอิทธิพลต่อการบำรุงรักษาตลอด 24 ชั่วโมงนี้ กล่าวอีกนัยหนึ่งแสงต้องรีเซ็ตนาฬิกาภายในทุกเช้าเพื่อให้ร่างกายยังคงซิงค์กับโลกภายนอก
การตรวจสอบกับเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ของนิวเคลียสซูปราเคียสมาติกแสดงให้เห็นว่าแต่ละเซลล์เป็นนาฬิกาที่ใช้งานได้ สิ่งเหล่านี้จะซิงโครไนซ์กับกิจกรรมของเซลล์ข้างเคียง
ในการทดลองหลายครั้งพบว่าความผันผวนของวัฏจักรของมนุษย์ยังคงอยู่แม้ว่าเราจะถูกแยกออกจากแสงแดด
ในทางกลับกันในการทดลองกับสัตว์ฟันแทะที่นิวเคลียสซูปราเคียสมาติกถูกทำลายวงจรการตื่นนอนของพวกมันจะไม่เป็นระเบียบโดยสิ้นเชิง
ดูเหมือนว่ากลไกนี้ไม่เพียง แต่เกิดจากภายนอกเท่านั้น แต่ยังมีต้นกำเนิดทางพันธุกรรมด้วย จังหวะเหล่านี้ถูกกระตุ้นโดยกิจกรรมวัฏจักรของยีนบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งกิจกรรม circadian เป็นการสะท้อนรูปแบบการแสดงออกของยีนที่จำเป็นอย่างเป็นจังหวะ สิ่งเหล่านี้เรียกว่า "ยีนนาฬิกา"
ที่ตั้ง
นิวเคลียสซูปราเคียสมาติกตั้งอยู่ที่ฐานของสมองถัดจากไฮโปทาลามัส ชื่อของมันมาจากข้อเท็จจริงที่ว่ามันตั้งอยู่เหนือเส้นประสาทตาที่เส้นประสาทตาตัดกัน พวกมันตั้งอยู่ทั้งสองข้างในแต่ละด้านของช่องสมองที่สาม
นิวเคลียสนี้อยู่ในจุดยุทธศาสตร์เพื่อให้สามารถรับสัญญาณจากเส้นประสาทตาซึ่งบ่งบอกถึงความเข้มของแสงที่เข้าสู่เรตินา
คุณสมบัติ
สิ่งมีชีวิตได้ปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีอยู่โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อรักษาความอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต สำหรับสิ่งนี้พวกเขาได้พัฒนาพฤติกรรมพื้นฐานสองประการ ได้แก่ กิจกรรมและพฤติกรรมปรับตัวและการพักผ่อน
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสถานะเหล่านี้ถูกระบุว่าเป็นความตื่นตัวและการนอนหลับ สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นในรอบ 24 ชั่วโมงที่แม่นยำซึ่งมีวิวัฒนาการมาจากการปรับตัวให้เข้ากับวัฏจักรสุริยะของแสงและความมืด
ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่าจังหวะ circadian เหล่านี้พบได้ในเซลล์ทั่วร่างกาย นิวเคลียส suprachiasmatic เป็นเครื่องกระตุ้นหัวใจแบบ circadian ที่ควบคุมเวลาพักผ่อนกิจกรรมอุณหภูมิของร่างกายความหิวและการหลั่งฮอร์โมน ในการทำเช่นนี้จะประสานกับบริเวณสมองอื่น ๆ และเนื้อเยื่อของร่างกายอื่น ๆ
ด้วยการเปิดรับแสงนิวเคลียสซูปราเคียสมาติกบอกเราว่าถึงเวลาตื่นแล้ว จะเพิ่มอุณหภูมิของร่างกายและเพิ่มการผลิตฮอร์โมนเช่นคอร์ติซอล
นอกจากนี้ยังชะลอการปล่อยฮอร์โมนเช่นเมลาโทนินซึ่งการเพิ่มขึ้นเกี่ยวข้องกับการเริ่มนอนหลับและมักเกิดขึ้นเมื่อเรารับรู้ว่าสภาพแวดล้อมมืด ระดับเหล่านี้ยังคงสูงขึ้นตลอดทั้งคืนเพื่อให้เรานอนหลับได้อย่างถูกต้อง
เซลล์ประสาทจะปล่อยพลังการกระทำออกมาในจังหวะ 24 ชั่วโมง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตอนเที่ยงความเร็วในการยิงของเซลล์ประสาทจะถึงระดับสูงสุด อย่างไรก็ตามเมื่อตกกลางคืนศักยภาพในการกระทำจะลดความถี่ลง
ส่วนหลังของนิวเคลียสนี้คิดว่ามีส่วนรับผิดชอบต่อวัฏจักร 24 ชั่วโมงจากภายนอก นั่นคือเราสามารถรักษาจังหวะแบบ circadian ของเราได้แม้จะอยู่ในความมืดก็ตาม
ทำงาน
เมื่อแสงโดยรอบกระทบเรตินาจะกระตุ้นเซลล์ไวแสงที่เรียกว่าเซลล์ปมประสาท เซลล์เหล่านี้จะแปลงอนุภาคแสง (โฟตอน) เป็นสัญญาณไฟฟ้า เซลล์ประสาทในเรตินาจะส่งสัญญาณเหล่านี้ผ่านเส้นประสาทตา
เส้นประสาทเหล่านี้ข้ามไปสร้างเส้นประสาทตา ต่อมาข้อมูลภาพไปถึงสมองส่วนหลังเรียกว่ากลีบท้ายทอย มีการประมวลผลในรูปแบบของภาพที่เรารับรู้อย่างมีสติ
อย่างไรก็ตามมีเซลล์ประสาทกลุ่มหนึ่งที่ออกจากประสาทตาและไปถึงนิวเคลียส suprachiasmatic เพื่อทำหน้าที่เป็นวัฏจักรของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นนิวเคลียสนี้จึงตัดสินใจกระตุ้นหรือยับยั้งต่อมไพเนียลให้หลั่งฮอร์โมนต่างๆ ในหมู่พวกเขาเมลาโทนิน
อิทธิพล Circadian ของเซลล์ประสาทในนิวเคลียส suprachiasmatic แพร่กระจายผ่านอวัยวะเป้าหมายต่างๆของร่างกายโดยสัญญาณเซลล์ประสาทที่แตกต่างกันและโดยการไหลเวียนของเมลาโทนิน
นิวเคลียส suprachiasmatic ควบคุมการหลั่งของเมลาโทนินจากต่อมไพเนียลตามแสงสว่างและความมืดของสภาพแวดล้อม เมลาโทนินเป็นสารที่ควบคุมการนอนหลับและกิจกรรมที่เป็นวัฏจักรอื่น ๆ ในร่างกาย
เมลาโทนินมีหน้าที่เป็นทั้งนาฬิกาที่บอกเวลาในแต่ละชั่วโมงของวันตลอดจนปฏิทินที่ระบุช่วงเวลาของปีไปยังเนื้อเยื่อทั้งหมดของร่างกาย
ความผิดปกติของเมลาโทนินพบว่าเชื่อมโยงกับความผิดปกติของการนอนหลับที่เกี่ยวกับวัยสูงอายุโรคอัลไซเมอร์และโรคเกี่ยวกับระบบประสาทอื่น ๆ ในความเป็นจริงดูเหมือนว่าจะมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระปกป้องเซลล์ประสาทของเรา
การเปลี่ยนแปลงนิวเคลียส Suprachiasmatic
กิจกรรมของนิวเคลียส suprachiasmatic สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในช่วงต่างๆของชีวิต ตัวอย่างเช่นในวัยรุ่นระดับเมลาโทนินจะเพิ่มขึ้นช้ากว่าในเด็กและผู้ใหญ่ส่วนใหญ่ ด้วยเหตุนี้พวกเขาอาจมีปัญหาในการนอนเร็ว
ในทางกลับกันในผู้สูงอายุมีการตื่นนอนมากขึ้นในตอนกลางคืนเนื่องจากการปลดปล่อยเมลาโทนินจะเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเราอายุมากขึ้น
การทำงานของนิวเคลียสซูปราไคอาสมาติกสามารถควบคุมได้โดยปัจจัยภายนอก นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นกับอาการเจ็ตแล็กหรือถ้าเราไม่รักษากิจวัตรประจำวันและบังคับให้ร่างกายตื่นตอนกลางคืน
สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าในโรคที่เกี่ยวกับระบบประสาทเช่นอัลไซเมอร์จังหวะ circadian จะเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากการสูญเสียเซลล์ประสาทในนิวเคลียส suprachiasmatic อย่างต่อเนื่อง
อ้างอิง
- Benarroch, EE (2008). Suprachiasmatic nucleus และ melatonin ปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันและความสัมพันธ์ทางคลินิก ประสาทวิทยา, 71 (8), 594-598.
- Mirmiran, M. , Swaab, DF, Kok, JH, Hofman, MA, Witting, W. , & Van Gool, WA (1992). จังหวะ Circadian และนิวเคลียส suprachiasmatic ในพัฒนาการปริกำเนิดอายุและโรคอัลไซเมอร์ ความก้าวหน้าในการวิจัยสมอง, 93, 151-163
- มัวร์ RY (2007) นิวเคลียส Suprachiasmatic ในการควบคุมการนอนหลับ - ตื่น ยานอนหลับ 8, 27-33.
- SLEEP DRIVE และนาฬิการ่างกายของคุณ (เอสเอฟ) สืบค้นเมื่อวันที่ 20 เมษายน 2017 จาก National Sleep Foundation: sleepfoundation.org.
- นิวเคลียส Suprachiasmatic (เอสเอฟ) สืบค้นเมื่อวันที่ 20 เมษายน 2017 จาก Wikipedia: en.wikipedia.org.
- นิวเคลียส Suprachiasmatic ของมนุษย์ (เอสเอฟ) สืบค้นเมื่อวันที่ 20 เมษายน 2017 จาก BioInteractive: hhmi.org.
- SUPRACHIASMATIC NUCLEI และ PINEAL GLAND (เอสเอฟ) สืบค้นเมื่อวันที่ 20 เมษายน 2017 จาก The brain from top to bottom: thebrain.mcgill.ca.