Il nucleo soprachiasmatico è un centro cerebrale la cui funzione è quella di essere il nostro orologio interno, controllando i ritmi circadiani. È responsabile della generazione dei cicli di sonno e veglia prossimi alle 24 ore. È costituito da due piccole strutture cerebrali costituite da neuroni che regolano i ritmi biologici. Queste strutture hanno la forma di ali e hanno le dimensioni della punta di una matita; Si trovano nella parte anteriore dell'ipotalamo.
Il nucleo soprachiasmatico innesca una serie di eventi neuronali e ormonali per controllare diverse funzioni del corpo nel ciclo di 24 ore. Per fare ciò, utilizza circa 20.000 neuroni. Questa struttura interagisce con molte altre regioni del cervello.
Anche senza segnali meteorologici esterni, questi ritmi biologici vengono mantenuti. Tuttavia, la luce solare e altri stimoli ambientali influenzano il mantenimento di questo ciclo di 24 ore. In altre parole, la luce deve ripristinare l'orologio interno ogni mattina in modo che il corpo rimanga sincronizzato con il mondo esterno.
La ricerca condotta con i singoli neuroni del nucleo soprachiasmatico mostra che ciascuno di essi è un orologio funzionale. Questi sono sincronizzati con l'attività delle loro celle vicine.
È stato scoperto, in molti esperimenti, che le fluttuazioni del ciclo circadiano umano vengono mantenute anche quando siamo isolati dalla luce del giorno.
D'altra parte, negli esperimenti con roditori in cui i nuclei soprachiasmatici sono stati distrutti, i loro cicli sonno-veglia sono diventati totalmente disorganizzati.
Sembra che questo meccanismo non sia solo endogeno, ma abbia anche un'origine genetica. Questi ritmi sono attivati dall'attività ciclica di alcuni geni. Nello specifico, l'attività circadiana è un riflesso di un modello ritmico di espressione di geni essenziali. Questi sono noti come "geni dell'orologio".
Posizione
Il nucleo soprachiasmatico si trova alla base del cervello, vicino all'ipotalamo. Il suo nome deriva dal fatto che si trova sopra il chiasma ottico, dove si intersecano i nervi ottici. Si trovano bilateralmente su ciascun lato del terzo ventricolo cerebrale.
Questo nucleo si trova in una posizione strategica per poter ricevere segnali dai nervi ottici, indicanti l'intensità della luce che sta entrando nella retina.
Caratteristiche
Gli esseri viventi si sono adattati all'ambiente esistente con l'obiettivo di mantenere la sopravvivenza della specie. Per questo, hanno sviluppato due stati fondamentali di comportamento: attività e comportamento adattivo e riposo.
Nei mammiferi questi stati sono identificati come veglia e sonno. Questi avvengono in precisi cicli di 24 ore che si sono evoluti come adattamento al ciclo solare di luce e buio.
Questi ritmi circadiani sono ora noti per essere trovati nelle cellule di tutto il corpo. Il nucleo soprachiasmatico è il pacemaker circadiano che controlla i tempi di riposo, attività, temperatura corporea, fame e secrezione ormonale. Per fare ciò, si coordina con altre regioni del cervello e altri tessuti del corpo.
Con l'esposizione alla luce, il nucleo soprachiasmatico ci dice che è ora di essere svegli. Aumenta la temperatura corporea e aumenta la produzione di ormoni come il cortisolo.
Inoltre, ritarda il rilascio di ormoni come la melatonina, il cui aumento è correlato all'insorgenza del sonno e di solito si verifica quando percepiamo che l'ambiente è buio. Questi livelli rimangono elevati per tutta la notte in modo da poter dormire correttamente.
I neuroni emettono potenziali d'azione in ritmi di 24 ore. In particolare, a mezzogiorno, la velocità di attivazione dei neuroni raggiunge un livello massimo. Tuttavia, al calare della notte, i potenziali d'azione diminuiscono di frequenza.
Si ritiene che la parte dorsomediale di questo nucleo sia responsabile dei cicli endogeni di 24 ore. Cioè, che possiamo mantenere i nostri ritmi circadiani nonostante rimaniamo all'oscuro.
Funzionamento
Quando la luce ambientale colpisce la retina, attiva le cellule fotosensibili chiamate cellule gangliari. Queste cellule convertono le particelle di luce (fotoni) in segnali elettrici. I neuroni nella retina inviano questi segnali attraverso i nervi ottici.
Questi nervi si incrociano per formare il chiasma ottico. Successivamente, l'informazione visiva raggiunge la parte posteriore del cervello, chiamata lobo occipitale. Lì viene elaborato sotto forma di immagini che percepiamo consapevolmente.
Tuttavia, esiste un gruppo di neuroni che lasciano il chiasma ottico e raggiungono il nucleo soprachiasmatico per esercitare le funzioni cicliche del corpo. Pertanto, questo nucleo decide di attivare o inibire la ghiandola pineale per secernere diversi ormoni. Tra questi, la melatonina.
Le influenze circadiane dei neuroni nel nucleo soprachiasmatico vengono diffuse attraverso i vari organi bersaglio del corpo da diversi segnali neuronali e dalla circolazione della melatonina.
Il nucleo soprachiasmatico regola la secrezione di melatonina dalla ghiandola pineale in base alla luce e all'oscurità dell'ambiente. La melatonina è una sostanza che controlla il sonno e altre attività cicliche nel corpo.
La melatonina ha una funzione sia come orologio che segna ogni ora del giorno, sia come calendario che indica il periodo dell'anno a tutti i tessuti del corpo.
È stato scoperto che i disturbi della melatonina sono collegati a disturbi del sonno legati all'invecchiamento, al morbo di Alzheimer e ad altre malattie neurodegenerative. In effetti, sembra avere effetti antiossidanti, proteggendo i nostri neuroni.
Alterazioni del nucleo soprachiasmatico
L'attività del nucleo soprachiasmatico può essere alterata in diverse fasi della vita. Ad esempio, negli adolescenti, i livelli di melatonina aumentano più tardi rispetto alla maggior parte dei bambini e degli adulti. Per questo motivo, potrebbero avere difficoltà ad addormentarsi presto.
D'altra parte, negli anziani, ci sono più risvegli durante la notte poiché il rilascio di melatonina viene alterato con l'avanzare dell'età.
Il funzionamento del nucleo soprachiasmatico può essere disregolato da fattori esterni. Questo è ciò che accade con il jet lag o se non manteniamo una routine quotidiana e costringiamo il nostro corpo a rimanere sveglio la notte.
È importante notare che, nelle malattie neurodegenerative come l'Alzheimer, i ritmi circadiani sono alterati a causa della progressiva perdita di neuroni nel nucleo soprachiasmatico.
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