Wat is de suprachiasmatische kern?
De suprachiasmatische kern (SCN) is een structuur met de grootte van een speldenknop van de hypothalamus, een deel van de hersenen dat zich boven het optische chiasma bevindt, het gebied waar de optische zenuwen elkaar kruisen. Het regelt het circadiane ritme, de ritmische herhaling van bepaalde fenomenen elke dag op ongeveer hetzelfde tijdstip. Ook bekend als de biologische klok, het bevat ongeveer 20.000 neuronen die neuronale en hormonale signalen genereren die de verschillende functies van het lichaam reguleren in een cyclus van ongeveer 24 uur. Sommige signalen gegenereerd door de neuronen van suprachiasmatische kern omvatten het gamma-aminoboterzuur, vasopressine, vasoactief intestinaal peptide en somatostatine. De verschillende functies van het lichaam gesynchroniseerd met de gegenereerde signalen zijn de slaap-waakcyclus, lichaamstemperatuur, veranderingen in bloeddruk, urineproductie en hormoonsecretie.
Circadiane ritmes kunnen worden meegevoerd door de lichte en donkere cyclus van de omgeving. Zodra licht uit de omgeving de ogen bereikt, zetten gespecialiseerde lichtgevoelige netvliescellen, bekend als fotoreceptoren, het licht om in elektrische signalen en geven het vervolgens door aan de hersenen. Deze signalen die reizen langs het retinohypothalamic-kanaal produceren meesleuren. Intrainment verschuift van de fase van suprachiasmatische kernactiviteit zodat deze synchroniseert met de lichte en donkere cyclus van de omgeving met dezelfde frequentie. Gedurende subjectieve dag wordt meeslepen gemedieerd door cyclisch adenosinemonofosfaat en hypofyse adenylcyclase-activerend peptide, terwijl het tijdens subjectieve nacht wordt gemedieerd door cyclisch guanosinemonofosfaat en acetylcholine.
Afgezien van de omgevingslichtsignalen, wordt de suprachiasmatische kern beïnvloed door melatonine. Melatonine is een hormoon dat wordt gesynthetiseerd uit de neurotransmitter serotonine door de pijnappelklier. Het is zowel een middel als een regulator van de suprachiasmatische kern. De synthese is circadiaans, waarbij het wordt geremd door licht en gestimuleerd door duisternis. Naarmate het niveau tijdens omgevingsduisternis toeneemt, stuurt melatonine informatie naar de hersenen dat de nacht is aangebroken en wordt het meevoeren van lichaamsfuncties dienovereenkomstig opgeroepen.
Verschillende genen zijn geïdentificeerd die het circadiane ritme reguleren. Dit zijn de tijdloze, punt-, dclock- en cyclus-genen. Ze regelen de eiwitexpressie, wat leidt tot een complex intracellulair negatief feedbacksysteem. Het negatieve feedbacksysteem verklaart de periodiciteit van de suprachiasmatische kern.
Variatie in het ritme van neuronale en hormonale signalering vindt seizoensgebonden plaats. Het kan de invloed van variatie in de lengte, getijden, temperatuur en zonneschijn van daglicht weerspiegelen. In jetlag wordt de biologische klok verstoord door een plotselinge kunstmatige verandering in de kloktijd van reizen naar een andere tijdzone, wat resulteert in een abrupte verschuiving van de neuronale en hormonale signalen. Vaak duurt het enkele dagen om het functioneren van het lichaam terug te zetten naar een normale cyclus van 24 uur.