Der suprachiasmatische Kern ist ein Gehirnzentrum, dessen Funktion es ist, unsere innere Uhr zu sein und den zirkadianen Rhythmus zu steuern. Es ist für die Erzeugung der Schlaf- und Wachzyklen in der Nähe von 24 Stunden verantwortlich. Es besteht aus zwei kleinen Gehirnstrukturen, die aus Neuronen bestehen, die den biologischen Rhythmus regulieren. Diese Strukturen sind wie Flügel geformt und haben die Größe der Spitze eines Bleistifts. Sie befinden sich im vorderen Teil des Hypothalamus.
Der suprachiasmatische Kern löst eine Reihe von neuronalen und hormonellen Ereignissen aus, um verschiedene Funktionen des Körpers im 24-Stunden-Zyklus zu steuern. Dazu werden ungefähr 20.000 Neuronen verwendet. Diese Struktur interagiert mit vielen anderen Hirnregionen.
Auch ohne externe Wettersignale bleiben diese biologischen Rhythmen erhalten. Sonnenlicht und andere Umweltreize beeinflussen jedoch die Aufrechterhaltung dieses 24-Stunden-Zyklus. Mit anderen Worten, das Licht muss jeden Morgen die innere Uhr zurücksetzen, damit der Körper mit der Außenwelt synchron bleibt.
Die mit einzelnen Neuronen des suprachiasmatischen Kerns durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass jeder von ihnen eine funktionierende Uhr ist. Diese sind mit der Aktivität ihrer Nachbarzellen synchronisiert.
In vielen Experimenten wurde festgestellt, dass die Schwankungen des menschlichen Tageszyklus auch dann erhalten bleiben, wenn wir vom Tageslicht isoliert sind.
Andererseits wurden in Experimenten mit Nagetieren, bei denen die suprachiasmatischen Kerne zerstört wurden, ihre Schlaf-Wach-Zyklen völlig unorganisiert.
Es scheint, dass dieser Mechanismus nicht nur endogen ist, sondern auch einen genetischen Ursprung hat. Diese Rhythmen werden durch die zyklische Aktivität bestimmter Gene aktiviert. Insbesondere spiegelt die zirkadiane Aktivität ein rhythmisches Expressionsmuster essentieller Gene wider. Diese sind als "Clock-Gene" bekannt.
Ort
Der suprachiasmatische Kern befindet sich an der Basis des Gehirns neben dem Hypothalamus. Sein Name kommt von der Tatsache, dass es sich über dem Chiasma opticum befindet, wo sich die Sehnerven kreuzen. Sie befinden sich bilateral auf jeder Seite des dritten Hirnventrikels.
Dieser Kern befindet sich an einem strategischen Ort, um Signale von den Sehnerven empfangen zu können, die die Intensität des Lichts anzeigen, das in die Netzhaut eintritt.
Eigenschaften
Lebewesen haben sich an die bestehende Umwelt angepasst, um das Überleben der Spezies zu erhalten. Dafür haben sie zwei grundlegende Verhaltenszustände entwickelt: Aktivität und adaptives Verhalten und Ruhe.
Bei Säugetieren werden diese Zustände als Wachheit und Schlaf identifiziert. Diese geschehen in präzisen 24-Stunden-Zyklen, die sich als Anpassung an den Sonnenzyklus von Hell und Dunkel entwickelt haben.
Es ist bekannt, dass diese zirkadianen Rhythmen in Zellen im ganzen Körper vorkommen. Der suprachiasmatische Kern ist der zirkadiane Schrittmacher, der Ruhezeiten, Aktivität, Körpertemperatur, Hunger und Hormonsekretion steuert. Dazu koordiniert es mit anderen Hirnregionen und anderen Körpergeweben.
Unter Lichteinwirkung sagt uns der suprachiasmatische Kern, dass es Zeit ist, wach zu sein. Es erhöht die Körpertemperatur und erhöht die Produktion von Hormonen wie Cortisol.
Darüber hinaus verzögert es die Freisetzung von Hormonen wie Melatonin, deren Anstieg mit dem Einsetzen des Schlafes zusammenhängt und normalerweise auftritt, wenn wir feststellen, dass die Umgebung dunkel ist. Diese Werte bleiben die ganze Nacht über erhöht, damit wir richtig schlafen können.
Neuronen emittieren Aktionspotentiale in 24-Stunden-Rhythmen. Insbesondere am Mittag erreicht die Feuergeschwindigkeit von Neuronen ein maximales Niveau. Wenn jedoch die Nacht hereinbricht, nehmen die Aktionspotentiale in der Frequenz ab.
Es wird angenommen, dass der dorsomediale Teil dieses Kerns für endogene 24-Stunden-Zyklen verantwortlich ist. Das heißt, wir können unseren Tagesrhythmus beibehalten, obwohl wir im Dunkeln bleiben.
Funktion
Wenn Umgebungslicht auf die Netzhaut trifft, aktiviert es lichtempfindliche Zellen, sogenannte Ganglienzellen. Diese Zellen wandeln Lichtteilchen (Photonen) in elektrische Signale um. Neuronen in der Netzhaut senden diese Signale über die Sehnerven.
Diese Nerven kreuzen sich und bilden das optische Chiasma. Später erreicht die visuelle Information den hinteren Teil des Gehirns, den sogenannten Okzipitallappen. Dort wird es in Form von Bildern verarbeitet, die wir bewusst wahrnehmen.
Es gibt jedoch eine Gruppe von Neuronen, die das optische Chiasma verlassen und den suprachiasmatischen Kern erreichen, um die zyklischen Funktionen des Organismus auszuüben. Somit beschließt dieser Kern, die Zirbeldrüse zu aktivieren oder zu hemmen, um verschiedene Hormone abzuscheiden. Unter ihnen Melatonin.
Die zirkadianen Einflüsse von Neuronen im suprachiasmatischen Kern werden durch verschiedene neuronale Signale und durch die Zirkulation von Melatonin über die verschiedenen Zielorgane des Körpers verbreitet.
Der suprachiasmatische Kern reguliert die Sekretion von Melatonin aus der Zirbeldrüse entsprechend dem Licht und der Dunkelheit der Umgebung. Melatonin ist eine Substanz, die den Schlaf und andere zyklische Aktivitäten im Körper steuert.
Melatonin hat sowohl eine Funktion als Uhr, die jede Stunde des Tages markiert, als auch einen Kalender, der allen Geweben des Körpers die Jahreszeit anzeigt.
Es wurde festgestellt, dass Melatonin-Störungen mit altersbedingten Schlafstörungen, Alzheimer-Krankheit und anderen neurodegenerativen Erkrankungen zusammenhängen. Tatsächlich scheint es antioxidative Wirkungen zu haben, die unsere Neuronen schützen.
Suprachiasmatische Kernveränderungen
Die Aktivität des suprachiasmatischen Kerns kann in verschiedenen Lebensphasen verändert werden. Beispielsweise steigt der Melatoninspiegel bei Jugendlichen später an als bei den meisten Kindern und Erwachsenen. Aus diesem Grund fällt es ihnen möglicherweise schwer, früh einzuschlafen.
Andererseits gibt es bei älteren Menschen nachts mehr Erwachen, da sich die Freisetzung von Melatonin mit zunehmendem Alter ändert.
Die Funktion des suprachiasmatischen Kerns kann durch äußere Faktoren gestört werden. Dies passiert mit Jetlag oder wenn wir keinen Tagesablauf einhalten und unseren Körper zwingen, nachts wach zu bleiben.
Es ist wichtig zu beachten, dass bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer der zirkadiane Rhythmus aufgrund des fortschreitenden Verlusts von Neuronen im suprachiasmatischen Kern verändert ist.
Verweise
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