了解你的大脑:suprachiasmatic nucleus

在哪里是supachiasmatic nucleus?

suprachiasmatic nucleus由下丘脑内的小绿地(由红色箭头表示)表示。

视交叉上核是两个成对的小核核心发现在下丘脑.每个至少10,000个神经元的每个核。每一侧的核静止第三脑室,就在上面视交叉.位置为结构的命名提供了基本原理,如同上在上面的手段和Chiasmatic.指的是它靠近视神经交叉。

什么是视交叉上核,它有什么作用?

昼夜节律是一个与24小时周期密切相关的生物模式。期限昼夜节日源自拉丁语,意为“周围”(左右)和天(吴廷琰),昼夜节律管理大量生物过程,包括睡眠,吃,饮酒和激素释放。在20世纪60年代,研究人员注意到了大鼠下丘脑前侧的损伤导致了动物昼夜节律的中断。几年后,下丘脑中完整性对维持昼夜节律至关重要的特定核被确定为视交叉上核。

Watch this 2-Minute Neuroscience video to learn more about the suprachiasmatic nucleus and the molecular clocks it contains.

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观看这款2分钟的神经科学视频,了解有关Suprachiasmatic Nucleus的更多信息和它含有的分子时钟。

我们现在知道,Suprachiasmatic Nucleus容纳了一种能够将昼夜昼夜节律保持近24小时的生物时钟,即使没有像日光等外部线索的帮助,也能够保持近24小时的循环。因此,如果你要把某人锁定在一个没有外部光线的房间,而且没有其他方式告诉时间,她的身体仍将保持昼夜节律约24小时。调节这种生物钟的机制首先得到阐明果蝇,更常见的是果蝇。

果蝇,昼夜时钟的计时似乎是由基因表达循环控制的,该循环表达具有巧妙的负反馈机制。细胞中的核心核果蝇产生两个称为时钟和循环的蛋白质。时钟和循环结合在一起并采取行动,促进两个基因的表达时期(/)永恒(蒂姆)蛋白质产品蒂姆基因,Per和Tim,然后结合在一起,继续抑制时钟和周期的作用,这个作用反过来又抑制了Per和Tim的产生。然而,随着太阳升起,Per和Tim蛋白质开始分解。当Per和Tim完全退化时,Clock和Cycle可以再次自由行动;他们回到促进表达蒂姆,开始新的循环。这个过程通常需要大约24小时才能完成,然后再重复。因此,人们认为这种基因表达的循环是分子时钟的作用所在果蝇Supachiasmatic核细胞。

这种了解计时机制果蝇为阐明哺乳动物的这一过程奠定了基础,这一过程被认为是类似的,但更为复杂。哺乳动物版本的Cycle被称为BMAL1(代表大脑和肌肉的arnt样1)。当CLOCK和BMAL1结合在一起时,它们增强了多个周期的转录Per1Per2)基因和被称为隐花色素的多基因(Cry1.Cry2.)基因。由此产生的PER和CRY蛋白与其他蛋白形成复合物,抑制CLOCK和BMAL1的活性,直到PER和CRY蛋白降解(如上)。

我们知道,这种基因表达和抑制的过程可以在视交叉上核的神经元内保持24小时的时钟,但对这些神经元内的时间保持如何导致全身节律性活动的调节,我们知之甚少。然而,人们认为,在视交叉上核的神经元中发现的分子时钟调节着核内的神经活动,而核内的神经活动又协调着多种信号通路的活动刺激对神经内分泌神经元的突起在涉及激素释放的下丘脑中。

此外,视交叉上核通过协调大脑和身体其他部位细胞中数十亿个其他生物钟的时间来帮助维持昼夜节律。在发现视交叉上核后不久,人们还了解到在大多数其他外周组织中存在类似类型的分子钟在大脑的许多领域。这些时钟,有时称为奴隶振荡器(虽然suprachiasmatic nucleus被认为是主振荡器)似乎依赖于视交叉上核产生的信号来同步它们与视交叉上核的时间。这些信号可能与视交叉上核帮助建立的节奏有关,比如进食模式、休息和活动行为等,或者通过视交叉上核直接的神经元或激素输出。

虽然Suprachiasmatic Nucleus能够独立于任何环境信号(例如日光)维持昼夜节律,但它确实依赖于环境中的线索来调整昼夜节奏。例如,当您飞过多个时区时,您的身体的昼夜时钟随着日期的时间而变得显着不同步(例如,当您的身体仍然照亮时,您的身体可能准备睡眠)。为了在这种情况下调整昼夜时钟,Suprachiasmatic Nucleus依赖于其从视网膜接收到环境中的光线。这些信息沿着称为所谓的路径从视网膜行进到Suprachiasmatic NucleusRetinohypothalamic arract..关于Suprachiasmatic Nucleus的其他输入提供了有关环境中的光线的更多信息和关于一天中的时间,以帮助调整昼夜节日时钟。

由于我们的昼夜节律对正常运作的重要性,Suprachiasmatic Nucleus的完整性对健康至关重要。Supachiasmatic Nucleus的中断功能正在探索潜力各种精神病疾病的影响以及与年龄相关的因素有关的健康睡眠.因此,虽然我们要了解更多地了解至少的高级核心,但很明显它在健康的大脑和身体功能中起着非常关键的作用。

参考文献(除了上面的链接文本):

Colwell, c(2011)。连接SCN的神经活动和分子振荡。自然评论神经科学,12(10),553-569。

Dibner, C. Schibler, U., Albrecht, U.(2010)。哺乳动物昼夜节律计时系统:中央和外围时钟的组织和协调生理学年度审查,72(1),517-549。