De suprachiasmatische kern is een hersencentrum waarvan de functie is om onze interne klok te zijn, die circadiane ritmes controleert. Het is verantwoordelijk voor het genereren van de slaap- en waakcycli van bijna 24 uur. Het bestaat uit twee kleine hersenstructuren die bestaan uit neuronen die biologische ritmes reguleren. Deze structuren hebben de vorm van vleugels en zijn zo groot als de punt van een potlood; Ze bevinden zich in het voorste deel van de hypothalamus.
De suprachiasmatische kern veroorzaakt een reeks neuronale en hormonale gebeurtenissen om verschillende functies van het lichaam in de 24-uurscyclus te regelen. Om dit te doen, gebruikt het ongeveer 20.000 neuronen. Deze structuur werkt samen met veel andere hersenregio's.
Zelfs zonder externe weersignalen worden deze biologische ritmes gehandhaafd. Zonlicht en andere prikkels uit de omgeving beïnvloeden echter het behoud van deze 24-uurs cyclus. Met andere woorden, het licht moet elke ochtend de interne klok opnieuw instellen, zodat het lichaam synchroon blijft met de buitenwereld.
De onderzoeken die zijn uitgevoerd met individuele neuronen van de suprachiasmatische kern, laten zien dat elk van hen een functionele klok is. Deze worden gesynchroniseerd met de activiteit van hun naburige cellen.
In veel experimenten is ontdekt dat de fluctuaties van de menselijke circadiane cyclus zelfs behouden blijven als we geïsoleerd zijn van daglicht.
Aan de andere kant, in experimenten met knaagdieren waarbij de suprachiasmatische kernen werden vernietigd, raakten hun slaap-waakcycli totaal ongeorganiseerd.
Het lijkt erop dat dit mechanisme niet alleen endogeen is, maar ook een genetische oorsprong heeft. Deze ritmes worden geactiveerd door de cyclische activiteit van bepaalde genen. In het bijzonder is circadiane activiteit een weerspiegeling van een ritmisch patroon van expressie van essentiële genen. Deze staan bekend als 'klokgenen'.
Plaats
De suprachiasmatische kern bevindt zich aan de basis van de hersenen, naast de hypothalamus. De naam komt van het feit dat het zich boven het optische chiasma bevindt, waar de oogzenuwen elkaar kruisen. Ze bevinden zich bilateraal aan elke kant van het derde hersenventrikel.
Deze kern bevindt zich op een strategische plek om signalen van de oogzenuwen te kunnen ontvangen, die de intensiteit aangeven van het licht dat het netvlies binnenkomt.
Kenmerken
Levende wezens hebben zich aangepast aan de bestaande omgeving met als doel het voortbestaan van de soort te behouden. Hiervoor hebben ze twee fundamentele gedragstoestanden ontwikkeld: activiteit en adaptief gedrag, en rust.
Bij zoogdieren worden deze toestanden geïdentificeerd als waakzaamheid en slaap. Deze gebeuren in precieze cycli van 24 uur die zijn geëvolueerd als een aanpassing aan de zonnecyclus van licht en donker.
Het is nu bekend dat deze circadiane ritmes worden aangetroffen in cellen door het hele lichaam. De suprachiasmatische kern is de circadiane pacemaker die tijden van rust, activiteit, lichaamstemperatuur, honger en hormoonafscheiding regelt. Om dit te doen, coördineert het met andere hersenregio's en andere lichaamsweefsels.
Bij blootstelling aan licht vertelt de suprachiasmatische kern ons dat het tijd is om wakker te zijn. Het verhoogt de lichaamstemperatuur en verhoogt de productie van hormonen zoals cortisol.
Bovendien vertraagt het de afgifte van hormonen zoals melatonine, waarvan de toename verband houdt met het begin van de slaap en meestal optreedt wanneer we waarnemen dat de omgeving donker is. Deze niveaus blijven de hele nacht hoog, zodat we goed kunnen slapen.
Neuronen zenden actiepotentialen uit in ritmes van 24 uur. In het bijzonder bereikt de vuursnelheid van neuronen 's middags een maximaal niveau. Als de nacht valt, neemt de frequentie van de actiepotentialen echter af.
Aangenomen wordt dat het dorsomediale deel van deze kern verantwoordelijk is voor endogene cycli van 24 uur. Dat wil zeggen dat we onze circadiane ritmes kunnen behouden ondanks dat we in het donker blijven.
Functioneren
Wanneer omgevingslicht het netvlies raakt, activeert het lichtgevoelige cellen die ganglioncellen worden genoemd. Deze cellen zetten lichtdeeltjes (fotonen) om in elektrische signalen. Neuronen in het netvlies sturen deze signalen door de oogzenuwen.
Deze zenuwen kruisen elkaar om het optische chiasma te vormen. Later bereikt de visuele informatie de achterkant van de hersenen, de occipitale lob genoemd. Daar wordt het verwerkt in de vorm van beelden die we bewust waarnemen.
Er is echter een groep neuronen die het optische chiasma verlaten en de suprachiasmatische kern bereiken om de cyclische functies van het lichaam uit te oefenen. Dus deze kern besluit om de pijnappelklier te activeren of te remmen om verschillende hormonen af te scheiden. Onder hen melatonine.
De circadiane invloeden van neuronen in de suprachiasmatische kern worden via de verschillende doelorganen van het lichaam verspreid door verschillende neuronale signalen en door de circulatie van melatonine.
De suprachiasmatische kern reguleert de afscheiding van melatonine uit de pijnappelklier in overeenstemming met het licht en de duisternis van de omgeving. Melatonine is een stof die de slaap en andere cyclische activiteiten in het lichaam regelt.
Melatonine heeft zowel een functie als een klok die elk uur van de dag aangeeft, als een kalender die de tijd van het jaar aangeeft voor alle weefsels van het lichaam.
Melatoninestoringen bleken verband te houden met aan veroudering gerelateerde slaapstoornissen, de ziekte van Alzheimer en andere neurodegeneratieve ziekten. In feite lijkt het antioxiderende effecten te hebben en onze neuronen te beschermen.
Suprachiasmatische kernveranderingen
De activiteit van de suprachiasmatische kern kan in verschillende levensfasen worden gewijzigd. Bij adolescenten stijgen de melatoninespiegels bijvoorbeeld later dan bij de meeste kinderen en volwassenen. Het kan dus moeilijk zijn om vroeg in slaap te vallen.
Aan de andere kant zijn er bij ouderen meer ontwaken tijdens de nacht, aangezien de afgifte van melatonine verandert naarmate we ouder worden.
De werking van de suprachiasmatische kern kan worden ontregeld door externe factoren. Dit is wat er gebeurt met jetlag of als we ons niet aan een dagelijkse routine houden en ons lichaam dwingen 's nachts wakker te blijven.
Het is belangrijk op te merken dat bij neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer het circadiane ritme verandert als gevolg van het progressieve verlies van neuronen in de suprachiasmatische kern.
Referenties
- Benarroch, EE (2008). Suprachiasmatische kern en melatonine Wederzijdse interacties en klinische correlaties. Neurology, 71 (8), 594-598.
- Mirmiran, M., Swaab, DF, Kok, JH, Hofman, MA, Witting, W., & Van Gool, WA (1992). Circadiane ritmes en de suprachiasmatische kern bij perinatale ontwikkeling, veroudering en de ziekte van Alzheimer. Vooruitgang in hersenonderzoek, 93, 151-163.
- Moore, RY (2007). Suprachiasmatische kern in slaap-waakregulatie. Slaapmedicijn, 8, 27-33.
- SLAAPAANDRIJVING EN UW LICHAAMSKLOK. (sf). Opgehaald op 20 april 2017, van de National Sleep Foundation: sleepfoundation.org.
- Suprachiasmatische kern. (sf). Opgehaald op 20 april 2017, van Wikipedia: en.wikipedia.org.
- De menselijke suprachiasmatische kern. (sf). Opgehaald op 20 april 2017, van BioInteractive: hhmi.org.
- DE SUPRACHIASMATISCHE NUCLEI EN DE PINEALE KLIER. (sf). Opgehaald op 20 april 2017, van The brain van boven naar beneden: thebrain.mcgill.ca.