Vị trí, chức năng và thay đổi hạt nhân Supraquiasmatic

các hạt nhân siêu âm (NSQ) bao gồm hai cấu trúc não nhỏ (một trong mỗi bán cầu não) bao gồm các tế bào thần kinh điều chỉnh nhịp sinh học.

Những cấu trúc này có hình dạng của đôi cánh và có kích thước bằng đầu bút chì. Chúng nằm ở phần trước của vùng dưới đồi.

Hạt nhân suprachiasmatic được đặc trưng bởi là đồng hồ bên trong của chúng tôi, kiểm soát nhịp sinh học của chúng tôi. Nó chịu trách nhiệm tạo ra chu kỳ ngủ và thức gần 24 giờ.

Điều này kích hoạt một loạt các sự kiện thần kinh và nội tiết tố để kiểm soát các chức năng khác nhau của sinh vật trong chu kỳ 24 giờ. Đối với điều này, nó sử dụng khoảng 20.000 tế bào thần kinh. Cấu trúc này tương tác với nhiều vùng não khác.

Ngay cả khi không có tín hiệu thời tiết bên ngoài, những nhịp sinh học này vẫn được duy trì. Tuy nhiên, ánh sáng mặt trời và các kích thích môi trường khác ảnh hưởng đến việc duy trì chu kỳ 24 giờ này. Đó là, ánh sáng phải điều chỉnh lại đồng hồ bên trong mỗi sáng để sinh vật luôn đồng bộ với thế giới bên ngoài.

Các cuộc điều tra được thực hiện với các tế bào thần kinh riêng lẻ của hạt nhân siêu âm cho thấy rằng mỗi trong số chúng là một đồng hồ chức năng. Chúng được đồng bộ hóa với hoạt động của các tế bào lân cận của chúng.

Trong nhiều thí nghiệm, người ta đã phát hiện ra rằng sự dao động của chu kỳ sinh học của con người được duy trì ngay cả khi chúng ta bị cô lập khỏi ánh sáng ban ngày.

Mặt khác, trong các thí nghiệm với loài gặm nhấm trong đó hạt nhân siêu âm đã bị phá hủy, chu kỳ ngủ và thức của chúng trở nên hoàn toàn vô tổ chức.

Dường như cơ chế này không chỉ có nội sinh mà còn có nguồn gốc di truyền. Những nhịp điệu này được kích hoạt bởi hoạt động tuần hoàn của một số gen nhất định. Cụ thể, hoạt động sinh học là sự phản ánh của một kiểu biểu hiện nhịp nhàng của các gen thiết yếu. Chúng được gọi là "gen đồng hồ".

Địa điểm

Hạt nhân suprachiasmatic nằm ở đáy não, bên cạnh vùng dưới đồi. Tên của nó là bởi vì nó nằm trên đỉnh của chiasm quang, nơi các dây thần kinh thị giác giao nhau. Chúng nằm hai bên ở mỗi bên của não thất thứ ba.

Hạt nhân này nằm ở vị trí chiến lược để có thể nhận tín hiệu từ các dây thần kinh thị giác, cho thấy cường độ ánh sáng đi vào võng mạc.

Chức năng

Các sinh vật đã thích nghi với môi trường hiện có với mục tiêu duy trì sự tồn tại của loài. Để làm điều này, họ đã phát triển hai trạng thái cơ bản của hành vi: hoạt động và hành vi thích ứng và nghỉ ngơi.

Ở động vật có vú, những trạng thái này được xác định là thức và ngủ. Những điều này xảy ra trong các chu kỳ 24 giờ chính xác đã phát triển như một sự thích nghi với chu kỳ mặt trời của ánh sáng và bóng tối.

Hiện tại người ta đã biết rằng những nhịp sinh học này được tìm thấy trong các tế bào trên khắp cơ thể. Hạt nhân suprachiasmatic là máy tạo nhịp sinh học kiểm soát thời gian nghỉ ngơi, hoạt động, nhiệt độ cơ thể, đói và tiết nội tiết tố. Để làm điều này, nó phối hợp với các vùng não khác và các mô cơ thể khác.

Khi tiếp xúc với ánh sáng, hạt nhân siêu âm cho chúng ta biết đã đến lúc phải thức dậy. Tăng nhiệt độ cơ thể và tăng sản xuất hormone như cortisol.

Ngoài ra, nó làm trì hoãn việc giải phóng các hormone như melatonin, sự gia tăng có liên quan đến sự khởi đầu của giấc ngủ và thường xảy ra khi chúng ta nhận thấy môi trường tối. Các mức này vẫn cao suốt đêm để chúng ta có thể ngủ đúng cách.

Tế bào thần kinh phát ra tiềm năng hành động trong nhịp điệu 24 giờ. Cụ thể, vào buổi trưa, tốc độ bắn của các tế bào thần kinh đạt mức tối đa. Tuy nhiên, khi màn đêm buông xuống, tiềm năng hành động giảm tần số của chúng.

Phần trên lưng của hạt nhân này là phần được cho là chịu trách nhiệm cho các chu kỳ nội sinh 24 giờ. Đó là, chúng ta có thể duy trì nhịp sinh học của mình mặc dù giữ chúng ta trong bóng tối.

Làm thế nào các hạt nhân suprachiasmatic hoạt động?

Khi ánh sáng xung quanh đến võng mạc, nó kích hoạt các tế bào cảm quang gọi là tế bào hạch. Những tế bào này chuyển đổi các hạt ánh sáng (photon) thành tín hiệu điện. Các tế bào thần kinh trong võng mạc gửi các tín hiệu này thông qua các dây thần kinh thị giác.

Những dây thần kinh chéo tạo thành các chiasm quang. Sau đó, thông tin thị giác đến phía sau não, được gọi là thùy chẩm. Ở đó, nó được xử lý dưới dạng hình ảnh mà chúng ta có ý thức.

Tuy nhiên, có một nhóm các tế bào thần kinh đến từ chiasm quang và đạt đến hạt nhân siêu âm để thực hiện các chức năng tuần hoàn của sinh vật. Do đó, hạt nhân này quyết định kích hoạt hoặc ức chế tuyến tùng để nó tiết ra các hormone khác nhau. Trong số đó, melatonin.

Các ảnh hưởng sinh học của các tế bào thần kinh của hạt nhân siêu âm mở rộng thông qua các cơ quan đích khác nhau của cơ thể bởi các tín hiệu thần kinh khác nhau và bởi sự lưu thông của melatonin.

Hạt nhân suprachiasmatic điều chỉnh sự tiết melatonin từ tuyến tùng theo ánh sáng và bóng tối của môi trường. Melatonin là một chất kiểm soát giấc ngủ và các hoạt động tuần hoàn khác của cơ thể. 

Melatonin có chức năng quay số đồng hồ mỗi giờ trong ngày và lịch chỉ thời gian trong năm cho tất cả các mô của cơ thể.

Người ta đã phát hiện ra rằng sự thay đổi của melatonin có liên quan đến rối loạn giấc ngủ điển hình của lão hóa, bệnh Alzheimer và các bệnh thoái hóa thần kinh khác. Trên thực tế, nó dường như có tác dụng chống oxy hóa, bảo vệ tế bào thần kinh của chúng ta.

Thay đổi hạt nhân suprachiasmatic

Hoạt động của có thể được thay đổi trong các giai đoạn khác nhau của cuộc sống. Ví dụ, ở thanh thiếu niên, mức độ melatonin tăng muộn hơn so với hầu hết trẻ em và người lớn. Vì điều này, họ có thể khó đi ngủ sớm.

Mặt khác, ở người già, có nhiều sự thức tỉnh hơn vào ban đêm khi sự giải phóng melatonin bị thay đổi khi chúng ta già đi.

Hoạt động của hạt nhân suprachiasmatic có thể được bãi bỏ quy định bởi các yếu tố bên ngoài. Đây là những gì xảy ra với độ trễ của máy bay hoặc nếu chúng ta không duy trì thói quen hàng ngày và buộc cơ thể phải tỉnh táo vào ban đêm.

Điều quan trọng cần lưu ý là, trong các bệnh thoái hóa thần kinh như Alzheimer, nhịp sinh học bị thay đổi do sự mất dần các tế bào thần kinh trong nhân siêu âm.

Tài liệu tham khảo

1. Benarroch, E. E. (2008). Hạt nhân Suprachiasmatic và melatonin Tương tác đối ứng và tương quan lâm sàng. Thần kinh học, 71 (8), 594-598.
2. Mirmiran, M., Swaab, D.F., Kok, J.H., Hofman, M.A., Wits, W., & Van Gool, W.A. (1992). Nhịp sinh học và hạt nhân siêu âm trong phát triển chu sinh, lão hóa và bệnh Alzheimer. Tiến bộ trong nghiên cứu não bộ, 93, 151-163.
3. Moore, R. Y. (2007). Hạt nhân Suprachiasmatic trong điều hòa giấc ngủ-thức. Thuốc ngủ, 8, 27-33.
4. SLEEP DRIVE VÀ CƠ THỂ CỦA BẠN. (s.f.). Truy cập ngày 20 tháng 4 năm 2017, từ Tổ chức Giấc ngủ Quốc gia: ngủfoundation.org.
5. Hạt nhân Suprachiasmatic. (s.f.). Truy cập ngày 20 tháng 4 năm 2017, từ Wikipedia: en.wikipedia.org.
6. Hạt nhân Suprachiasmatic của con người. (s.f.). Truy cập ngày 20 tháng 4 năm 2017, từ BioInteractive: hhmi.org.
7. NUCLEI SUPRACHIASMATIC VÀ GLAND PINEAL. (s.f.). Truy cập vào ngày 20 tháng 4 năm 2017, từ Bộ não từ trên xuống dưới: thebrain.mcgill.ca.