Nhân trên chia (SCN) là một vùng não nhỏ nằm ở vùng dưới đồi và ngang qua giao thoa của dây thần kinh thị giác. Nó được coi là trung tâm trong việc điều chỉnh chu kỳ giấc ngủ của động vật và cách nó hoạt động đóng vai trò quan trọng trong hành vi sinh lý của cơ thể con người. SCN thích nghi với môi trường bên ngoài bằng cách nhận tín hiệu ánh sáng từ các tế bào hạch võng mạc thụ cảm ánh sáng và điều phối hoạt động đồng hồ của các tế bào khác trên khắp cơ thể. Hoạt động thần kinh và nội tiết tố do SCN tạo ra hoạt động theo chu kỳ khoảng 24 giờ và điều này cũng ảnh hưởng đến nhiều chức năng sinh lý của chúng ta, bao gồm kiểu ngủ, sự tỉnh táo và sự tiết hormone.
SCN được coi là người chỉ huy chính của đồng hồ sinh học của động vật có vú, chịu trách nhiệm điều phối nhịp sinh học.
SCN nằm ở phần trước của vùng dưới đồi, phía trên giao thoa thị giác và gần cả hai bên của tâm thất thứ ba. Nhân nhỏ này bao gồm khoảng 10.000 tế bào thần kinh và có hình dạng khác nhau tùy theo loài. SCN có thể được chia thành các phần bụng và phần lưng, được gọi tương ứng là lõi và vỏ. Phần lõi phản ứng với sự biểu hiện gen được kích thích, trong khi lớp vỏ tiếp tục biểu hiện những gen đó. Ngoài ra, SCN mang các hình chiếu thần kinh thông qua con đường võng mạc dưới đồi, con đường phát triển vùng dưới đồi bên và các bộ phận của nhân raphe của thân não. Các peptide phong phú của SCN bao gồm hormone chống bài niệu (AVP), polypeptide incretin (VIP), v.v.
Nhiều sinh vật khác nhau trong thế giới động vật, bao gồm vi khuẩn, thực vật, nấm và động vật, có nhịp sinh học gần như suốt 24 giờ. Hoạt động của các đồng hồ sinh học này chủ yếu dựa vào một tập hợp các vòng phản hồi di truyền tương tự. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi SCN được cấy vào động vật không có SCN, những động vật này có thể áp dụng mô hình hành vi của động vật được cấy ghép, điều này khẳng định thêm vai trò chính của SCN trong việc tạo ra đồng hồ sinh học.
Các thí nghiệm ban đầu cho thấy việc loại bỏ SCN khiến động vật mất nhịp sinh học, điều này nhấn mạnh vai trò của SCN.
SCN không chỉ hoạt động độc lập mà còn tương tác cao với các vùng não khác. Nó có thể nhận tín hiệu ánh sáng từ võng mạc và truyền thông tin này trong mạng lưới thần kinh để điều phối hoạt động của các vùng não khác và duy trì khả năng kiểm soát sinh lý tổng thể. Các cơ chế phân tử liên quan đến quá trình này liên quan đến các chất dẫn truyền thần kinh và peptide khác nhau, được phân bố không đồng đều trong SCN và giúp điều chỉnh các quá trình sinh lý.
Các tế bào thần kinh võng mạc chuyên biệt có thể kích thích trực tiếp SCN và tham gia điều hòa các hoạt động sinh lý.
Mất chức năng của SCN có thể liên quan đến một loạt các rối loạn sinh lý và tâm lý, chẳng hạn như rối loạn tâm trạng và rối loạn giấc ngủ. Trong các nghiên cứu lâm sàng, những người bị trầm cảm nặng được phát hiện có những bất thường trong các nhiệm vụ SCN, cho thấy sự mất cân bằng trong đồng hồ sinh học có thể gây ra những thay đổi đáng kể trong tâm trạng và hành vi. Tuy nhiên, đặc biệt trong xã hội hiện đại, các yếu tố môi trường như ô nhiễm ánh sáng hay giờ làm việc không đều có thể khiến chức năng của SCN bị ảnh hưởng.
Nghiên cứu về SCN và sự tương tác của nó với các vùng não ngoại vi tiếp tục đi sâu, đặc biệt là trong việc giải thích các yếu tố môi trường khác nhau ảnh hưởng đến hành vi sinh lý như thế nào. Hiểu được mối liên hệ giữa các cấu trúc và chức năng này sẽ không chỉ cải thiện sự hiểu biết về đồng hồ sinh học mà còn có thể cung cấp những hiểu biết mới về việc điều trị các rối loạn tâm trạng và giấc ngủ liên quan.
Khi kiến thức của chúng ta ngày càng tăng lên, nghiên cứu SCN chắc chắn sẽ tiết lộ nhiều bí ẩn hơn về hoạt động của sự sống. Điều này khiến chúng tôi tự hỏi, làm thế nào công nghệ hiện đại có thể áp dụng kiến thức này để cải thiện sức khỏe và hạnh phúc của con người?