Die biologischen Uhren von Tag- und Nachttieren unterscheiden sich in ihrer neuronalen Struktur.

10.09.2016

Die offensichtlichste Manifestation biologischer Rhythmen ist der Wechsel von Schlaf und Wachzustand: Wenn die Nacht naht, erinnert uns unsere innere Uhr daran, dass es Zeit zum Schlafen ist, und am Morgen wachen wir nach demselben Uhrwerk auf. Es gibt jedoch Tiere, die im Gegenteil nicht im Dunkeln schlafen, und für sie ist der Tag eine Zeit der Ruhe, wie für uns die Nacht. Wie kommt es, dass dasselbe System zirkadianer Rhythmen in der Lage ist, entgegengesetzte Befehle zu erteilen?

Das Hauptdetail in der inneren Uhr ist der sogenannte suprachiasmatische oder suprachiasmatische Kern - ein besonderer Bereich im Hypothalamus. Der Nucleus suprachiasmaticus erzeugt zirkadiane Rhythmen, reguliert den Hormonspiegel, von dem die Schlaf- und Wachzyklen abhängen, und synchronisiert die Arbeit aller anderen „Uhrenabteilungen“ in Geweben und Organen.

Offensichtlich müssen unsere inneren Rhythmen irgendwie mit dem verglichen werden, was draußen passiert, und der Zellkern selbst erhält von den lichtempfindlichen Ganglienzellen der Netzhaut Informationen darüber, ob es Tag oder Nacht ist. Sie unterscheiden sich von anderen Ganglienzellen gerade dadurch, dass sie Licht wahrnehmen können, und zwar hauptsächlich im blauen Bereich des Spektrums. Denken Sie daran, dass die lichtempfindlichen Zellen in der Netzhaut Stäbchen und Zapfen sind und Ganglienzellen das von ihnen kommende Signal weiterleiten. Aber die lichtempfindlichen Ganglienzellen erwiesen sich als etwas Besonderes – sie können, wie wir gerade sagten, selbst Licht wahrnehmen und sind mit dem Nucleus suprachiasmaticus verbunden. Es wird angenommen, dass mit ihrer Hilfe der Kern in der Tageszeit orientiert wird.

Früher wurde angenommen, dass Unterschiede im biologischen Uhrensystem nach dem suprachiasmatischen Kern beginnen - angeblich gibt es danach einen bestimmten Schalter, der, nachdem er ein Signal vom Kern erhalten hat, es bei Tag- und Nachttieren unterschiedlich interpretiert: Der Nachtimpuls wird zu ein Befehl zum „Schlafen“ am Tag und im Befehl „nicht schlafen“ in der Nacht. Ein solcher Schalter, der hinter dem suprachiasmatischen Kern liegen würde, wurde jedoch nie gefunden - anscheinend, weil er tatsächlich davor liegt.

Qun-Yong Zhou und seine Kollegen von der University of California in Irvine schreiben in einem Artikel in Molecular Brain, dass die entscheidende Rolle hier den gleichen lichtempfindlichen retinalen Ganglienzellen zukommt, von denen alle dachten, dass ihre Aufgabe nur darin bestand, Informationen in den Kern zu übertragen . Beim Vergleich der neuronalen Mechanismen, die Schlaf und Wachzustand bei Affen und Mäusen steuern, bemerkten die Forscher zwei konkurrierende Taktzentren in den Gehirnen beider.

Bei Mäusen geht das "Morgen"-Signal von Netzhautzellen (die, wie wir uns erinnern, besonders empfindlich auf blaues Licht reagieren) zum Nucleus suprachiasmaticus, wo es zum "Schlaf"-Befehl wird. Aber Photorezeptorzellen in der Netzhaut sind nicht nur mit dem Kern verbunden, sie senden auch ein Signal an eine Mittelhirnstruktur namens Colliculus superior, und bei Affen setzen die "belebenden" Signale des Colliculus superior die Karotisimpulse des Nucleus suprachiasmaticus außer Kraft.

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