Suprahiasmaatiline tuum (SCN) on hüpotalamuse paar nööpnõelapea suurust struktuuri, mis on ajuosa, mis asub nägemisnärvide ristumispiirkonnas, optilise kiasmi kohal. See kontrollib ööpäevarütmi, teatud nähtuste rütmilist kordumist iga päev ligikaudu samal kellaajal. Tuntud ka kui bioloogiline kell, sisaldab see umbes 20,000 24 neuronit, mis genereerivad neuronaalseid ja hormonaalseid signaale, mis reguleerivad keha erinevaid funktsioone ligikaudu XNUMX-tunnise tsükli jooksul. Mõned suprakiasmaatilise tuuma neuronite genereeritud signaalid hõlmavad gamma-aminovõihapet, vasopressiini, vasoaktiivset soolepeptiidi ja somatostatiini. Tekkivate signaalidega sünkroniseeritud keha erinevad funktsioonid on une-ärkveloleku tsükkel, kehatemperatuur, vererõhu muutused, uriini tootmine ja hormoonide sekretsioon.
Ööpäevarütme võib kaasa haarata keskkonna valguse ja pimeduse tsükkel. Kui keskkonnast tulev valgus jõuab silmadesse, muudavad spetsiaalsed valgustundlikud võrkkesta rakud, mida nimetatakse fotoretseptoriteks, valguse elektrilisteks signaalideks ja edastavad selle seejärel ajju. Need signaalid, mis liiguvad mööda retinohüpotalamuse trakti, põhjustavad kaasahaaramist. Entrainment on suprahiasmaatilise tuuma aktiivsuse faasi nihutamine nii, et see sünkroniseerub sama sagedusega keskkonna valguse ja pimeduse tsükliga. Subjektiivsel päeval vahendavad kaasahaaramist tsükliline adenosiinmonofosfaat ja hüpofüüsi adenüültsüklaasi aktiveeriv peptiid, samas kui subjektiivsel öisel ajal vahendavad seda tsükliline guanosiinmonofosfaat ja atsetüülkoliin.
Lisaks keskkonna valgussignaalidele mõjutab suprahiasmaatilist tuuma melatoniin. Melatoniin on hormoon, mida sünteesib käbinääre neurotransmitterist serotoniinist. See on nii suprahiasmaatilise tuuma agent kui ka regulaator. Selle süntees on ööpäevane, kus seda pärsib valgus ja stimuleerib pimedus. Kuna melatoniin tase keskkonnapimeduse ajal tõuseb, saadab melatoniin ajju infot, et öö on saabunud ja vastavalt sellele kutsutakse esile keha funktsioonide kaasahaaramine.
On tuvastatud mitu geeni, mis reguleerivad ööpäevarütmi. Need on ajatud, perioodi, dclock ja tsükli geenid. Nad kontrollivad valgu ekspressiooni, mis viib keerulise rakusisese negatiivse tagasiside süsteemini. Negatiivse tagasiside süsteem arvestab suprahiasmaatilise tuuma perioodilisust.
Neuronaalse ja hormonaalse signaaliülekande rütmi varieerumine toimub hooajaliselt. See võib kajastada päevavalguse pikkuse, loodete, temperatuuri ja päikesepaiste muutuste mõju. Jet lag korral on bioloogiline kell häiritud kellaaja järsu kunstliku muutumise tõttu teise ajavööndisse liikumiselt, mille tulemuseks on neuronaalsete ja hormonaalsete signaalide järsk nihe. Sageli kulub keha normaalse 24-tunnise tsükli taastamiseks mitu päeva.