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El misterio del superreloj: ¿cómo controla el SCN nuestro ritmo biológico?
El núcleo supraquiasmático (SCN), ubicado en el hipotálamo, es una región pequeña pero poderosa del cerebro que es la principal responsable de regular el ciclo de sueño de un animal. La función de esta zona está estrechamente relacionada con la captación de luz. Puede recibir luz a través de las células ganglionares fotosensibles del ojo, coordinando así diversos ritmos fisiológicos del cuerpo humano. Sin embargo, el impacto del SCN va mucho más allá de esto. También participa en la regulación de muchas funciones fisiológicas e interactúa estrechamente con otras áreas del cerebro.
El SCN es un regulador importante de los ritmos circadianos del cuerpo y es crucial para cambiar los comportamientos fisiológicos.
El SCN está situado encima del quiasma óptico y contiene aproximadamente 10.000 neuronas, cuya organización varía entre especies. Se compone de dos grupos nucleares, llamados “núcleo” y “capa”, y existen diferencias en la expresión genética entre estas regiones. La región central responde principalmente a los estímulos, mientras que la región de la capa exhibe una expresión genética sostenida, lo que permite al SCN mantener ritmos circadianos estables en diversas condiciones ambientales.
Relación entre el ritmo biológico y el SCN
Todos los organismos, incluidas las bacterias, las plantas y los animales, exhiben un ritmo circadiano de casi 24 horas. Muchos aspectos del comportamiento y la fisiología de los mamíferos, como el sueño, la actividad física, el estado de alerta, los niveles hormonales, la temperatura corporal, etc., muestran ritmos biológicos distintos. Los primeros estudios encontraron que cuando se eliminaba el SCN, el ritmo de actividad de los ratones desaparecía, lo que demuestra que la existencia del SCN es esencial para la generación del ritmo.
Muchos experimentos han demostrado que el SCN no sólo puede generar ritmos biológicos, sino también afectar las respuestas fisiológicas en todo el cuerpo.
El principio de funcionamiento del SCN se basa en un mecanismo molecular complejo, en el que genes como Clock y Bmal1 son responsables del ciclo de retroalimentación negativa de transcripción-traducción, impulsando la formación de ritmos al interactuar con otros múltiples genes. La expresión de estos genes afecta no sólo a las neuronas dentro del SCN, sino también a los "osciladores esclavos" en otras partes del cuerpo, haciendo que todo el sistema fisiológico esté coordinado.
El papel del SCN en vertebrados de sangre caliente y de sangre fríaTanto los mamíferos de sangre caliente como los reptiles de sangre fría, sus comportamientos fisiológicos están regulados por el SCN. Para los animales de sangre caliente, la temperatura externa no tiene mucho impacto en sus ritmos biológicos porque pueden mantener sus ritmos fisiológicos a través de una temperatura corporal interna constante. Sin embargo, para los animales de sangre fría, sus ritmos fisiológicos dependen en gran medida de los cambios en la temperatura ambiente.
El comportamiento fisiológico de los vertebrados de sangre fría muestra cómo sus ritmos biológicos se ven afectados por el entorno externo.
Por ejemplo, ciertos reptiles (como el Machilus sylvaticus) exhiben ritmos circadianos distintos en respuesta a los cambios de temperatura, que están relacionados con la estructura de su SCN y su dependencia del medio ambiente. Estos estudios nos ayudan a entender por qué diferentes organismos tienen diferencias tan significativas en sus ritmos circadianos.
SCN y la asociación de salud humana
La función del SCN no se limita a regular el comportamiento fisiológico, sino que también está estrechamente relacionada con una variedad de problemas de salud. Por ejemplo, los síntomas de ritmo irregular sueño-vigilia (ISWR) a menudo ocurren en pacientes con daño estructural en el SCN, y dichos pacientes suelen ser menos sensibles a la luz y otros estímulos externos, lo que en última instancia hace imposible la regularidad del sueño.
Muchos estudios han demostrado que la depresión mayor está estrechamente asociada con alteraciones del ritmo circadiano, lo que demuestra la importancia del SCN en la regulación de las emociones.
Además de la depresión, los pacientes con enfermedad de Alzheimer (EA) también experimentan cambios en la función del SCN, lo que lleva a una alteración de los ritmos biológicos, lo que puede causar insomnio y otros trastornos del sueño. El desarrollo de estas enfermedades resalta el importante papel del SCN en el mantenimiento de la regularidad fisiológica y la salud mental.
En resumen, el SCN es como nuestro reloj biológico, que regula los ritmos fisiológicos y los comportamientos del cuerpo a través de conexiones neuronales precisas y procesos bioquímicos. Sin embargo, en la acelerada vida actual, ¿estamos prestando suficiente atención al profundo impacto que tiene esta pequeña área del cerebro en nuestra salud?
