Nucleo sovrarachiale: posizione, funzioni e alterazioni
Il nucleo soprachiasmatico (NSQ) è composto da due piccole strutture cerebrali (una in ciascun emisfero cerebrale) composte da neuroni che regolano i ritmi biologici.
Queste strutture hanno la forma delle ali e hanno le dimensioni della punta di una matita. Si trovano nella parte anteriore dell'ipotalamo.
Il nucleo soprachiasmatico è caratterizzato dall'essere il nostro orologio interno, che controlla i nostri ritmi circadiani. È responsabile della generazione dei cicli di sonno e veglia vicino a 24 ore.
Questo innesca una serie di eventi neuronali e ormonali per controllare diverse funzioni dell'organismo nel ciclo di 24 ore. Per questo, 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 del sole e altri stimoli ambientali influenzano il mantenimento di questo ciclo di 24 ore. Cioè, la luce deve riaggiustare l'orologio interno ogni mattina in modo che l'organismo rimanga in sincronia con il mondo esterno.
Le indagini condotte con singoli neuroni del nucleo soprachiasmatico mostrano che ognuna di esse è un orologio funzionale. Questi sono sincronizzati con l'attività delle loro celle vicine.
È stato trovato, in molti esperimenti, che le fluttuazioni del ciclo circadiano umano sono mantenute anche quando siamo isolati dalla luce del giorno.
D'altra parte, in esperimenti con roditori in cui i nuclei suprachiasmatici venivano distrutti, i loro cicli di sonno e veglia divennero totalmente disorganizzati.
Sembra che questo meccanismo non sia solo endogeno, ma abbia anche un'origine genetica. Questi ritmi sono attivati dall'attività ciclica di determinati geni. In particolare, l'attività circadiana è un riflesso di un modello ritmico di espressione di geni essenziali. Questi sono conosciuti come "geni dell'orologio".
posizione
Il nucleo soprachiasmatico si trova alla base del cervello, vicino all'ipotalamo. Il suo nome è perché si trova in cima al chiasma ottico, dove i nervi ottici si incrociano. Si trovano bilateralmente su ciascun lato del terzo ventricolo cerebrale.
Questo nucleo si trova in un punto strategico per poter ricevere segnali dai nervi ottici, indicando l'intensità della luce che entra nella retina.
funzioni
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 accadono in precisi cicli di 24 ore che si sono evoluti come adattamento al ciclo solare di luce e oscurità.
Ora è noto che questi ritmi circadiani si trovano nelle cellule di tutto il corpo. Il nucleo soprachiasmatico è il pacemaker circadiano che controlla i tempi di riposo, l'attività, la temperatura corporea, la fame e la secrezione ormonale. Per questo scopo, coordina con altre regioni del cervello e altri tessuti corporei.
Con l'esposizione alla luce, il nucleo soprachiasmatico ci dice che è ora di essere svegli. Solleva 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 alti tutta la notte in modo che possiamo dormire bene.
I neuroni emettono potenziali d'azione nei ritmi di 24 ore. Nello specifico, a mezzogiorno, la frequenza di fuoco dei neuroni raggiunge un livello massimo. Tuttavia, mentre cala la notte, i potenziali d'azione diminuiscono la loro frequenza.
La parte dorsomediale di questo nucleo è quella che si ritiene responsabile dei cicli endogeni di 24 ore. Cioè, possiamo mantenere i nostri ritmi circadiani nonostante ci teniamo all'oscuro.
Come funziona il nucleo soprachiasmatico?
Quando la luce ambientale raggiunge la retina, attiva le cellule fotosensibili chiamate cellule ganglionari. Queste cellule convertono le particelle luminose (i fotoni) in segnali elettrici. I neuroni nella retina inviano questi segnali attraverso i nervi ottici.
Questi nervi si incrociano formando il chiasma ottico. Più tardi l'informazione visiva raggiunge la parte posteriore del cervello, chiamata il lobo occipitale. Lì, viene elaborato sotto forma di immagini che percepiamo consapevolmente.
Tuttavia, vi è un gruppo di neuroni che partono dal chiasma ottico e raggiungono il nucleo soprachiasmatico per esercitare le funzioni cicliche dell'organismo. Quindi, questo nucleo decide di attivare o inibire la ghiandola pineale in modo da secerne diversi ormoni. Tra questi, la melatonina.
Le influenze circadiane dei neuroni del nucleo soprachiasmatico si espandono attraverso i diversi organi bersaglio del corpo da diversi segnali neuronali e dalla circolazione della melatonina.
Il nucleo soprachiasmatico regola la secrezione di melatonina dalla ghiandola pineale secondo la luce e l'oscurità dell'ambiente. La melatonina è una sostanza che controlla il sonno e altre attività cicliche del corpo.
La melatonina ha una funzione sia per la composizione dell'ora ad ogni ora del giorno, sia per il calendario che indica il periodo dell'anno per tutti i tessuti del corpo.
È stato scoperto che le alterazioni della melatonina sono correlate a disturbi del sonno tipici dell'invecchiamento, della malattia di Alzheimer e di altre malattie neurodegenerative. In effetti, sembra avere effetti antiossidanti, proteggendo i nostri neuroni.
Alterazioni del nucleo soprachiasmatico
L'attività del può essere modificata 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. Ecco perché potrebbero avere difficoltà ad andare a letto presto.
D'altra parte, negli anziani, ci sono più risvegli durante la notte da quando il rilascio della melatonina è alterato con l'avanzare dell'età.
L'operazione del nucleo soprachiasmatico può essere deregolata 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.
