Más sobre la anatomía del SCN humano
Incluso en ausencia de señales horarias externas, los seres humanos mantienen un ritmo de sueño-vigilia muy cercano a las 24 horas. Por lo general, el sistema circadiano de un organismo está formado por componentes que reciben información del entorno, que generan el ritmo de 24 horas y que median la salida rítmica a todos los tejidos del cuerpo. En los mamíferos, el componente de control del reloj que genera el ritmo de 24 horas es el núcleo supraquiasmático (SCN), situado en una parte del cerebro llamada hipotálamo. El SCN produce una señal que puede mantener el resto del cuerpo en un horario de aproximadamente 24 horas. Sin embargo, como el periodo del reloj interno no es exactamente de 24 horas, se necesitan señales ambientales -sobre todo, la luz- para reajustar el reloj cada mañana y mantener el organismo en sincronía con el mundo exterior. Vea esta animación para ver cómo la luz solar se convierte en una señal que puede restablecer las neuronas del SCN.
La luz entra en el ojo y activa las neuronas de la retina que convierten los fotones (partículas de luz) en señales eléctricas. Las neuronas de la retina transmiten las señales eléctricas desde la retina a través de largos axones en el nervio óptico. A lo largo del camino se encuentra el quiasma óptico, donde se unen y cruzan los nervios ópticos del ojo izquierdo y del derecho. En el quiasma óptico, la información visual continúa hacia la parte posterior del cerebro, donde se procesa en imágenes que podemos percibir conscientemente. Sin embargo, las neuronas que llevan la información al SCN toman un camino diferente. Salen del quiasma óptico y giran hacia arriba, hacia el SCN (supraquiasmático significa «por encima del quiasma»).
El SCN es una estructura pequeña, emparejada y con forma de ala en el hipotálamo, situada en la base del cerebro. La animación muestra el SCN izquierdo aislado, el nervio óptico y el ojo, mientras que el SCN derecho se muestra incrustado dentro del hipotálamo en el cerebro. Dentro de cada lado del SCN hay una red de hasta varios miles de neuronas. Los experimentos con neuronas individuales aisladas del SCN sugieren que cada célula del SCN es un reloj funcional, normalmente sincronizado con la actividad de sus vecinas.
Dentro de una sola neurona del SCN, el producto proteico de un gen del reloj biológico desactiva la producción de más proteínas, formando un bucle de retroalimentación negativa. Vaya a la animación titulada «El modelo molecular de los mamíferos» para ver cómo estas oscilaciones moleculares dan lugar a los ritmos circadianos.
Incluso en ausencia de señales horarias externas, los seres humanos mantienen un ritmo de sueño-vigilia muy cercano a las 24 horas. Por lo general, el sistema circadiano de un organismo está formado por componentes que reciben información ambiental, que generan el ritmo de 24 horas y que median la salida rítmica a todos los tejidos del cuerpo. En los mamíferos, el componente de control del reloj que genera el ritmo de 24 horas es el núcleo supraquiasmático (SCN), situado en una parte del cerebro llamada hipotálamo. El SCN produce una señal que puede mantener el resto del cuerpo en un horario de aproximadamente 24 horas. Sin embargo, como el periodo del reloj interno no es exactamente de 24 horas, se necesitan señales ambientales -sobre todo, la luz- para reajustar el reloj cada mañana y mantener el organismo en sincronía con el mundo exterior. Vea esta animación para ver cómo la luz solar se convierte en una señal que puede restablecer las neuronas del SCN.
La luz entra en el ojo y activa las neuronas de la retina que convierten los fotones (partículas de luz) en señales eléctricas. Las neuronas de la retina transmiten las señales eléctricas desde la retina a través de largos axones en el nervio óptico. A lo largo del camino se encuentra el quiasma óptico, donde se unen y cruzan los nervios ópticos del ojo izquierdo y del derecho. En el quiasma óptico, la información visual continúa hacia la parte posterior del cerebro, donde se procesa en imágenes que podemos percibir conscientemente. Sin embargo, las neuronas que llevan la información al SCN toman un camino diferente. Salen del quiasma óptico y giran hacia arriba, hacia el SCN (supraquiasmático significa «por encima del quiasma»).
El SCN es una estructura pequeña, emparejada y con forma de ala en el hipotálamo, situada en la base del cerebro. La animación muestra el SCN izquierdo aislado, el nervio óptico y el ojo, mientras que el SCN derecho se muestra incrustado dentro del hipotálamo en el cerebro. Dentro de cada lado del SCN hay una red de hasta varios miles de neuronas. Los experimentos con neuronas individuales aisladas del SCN sugieren que cada célula del SCN es un reloj funcional, normalmente sincronizado con la actividad de sus vecinas.
Dentro de una sola neurona del SCN, el producto proteico de un gen del reloj biológico desactiva la producción de más proteínas, formando un bucle de retroalimentación negativa. Vaya a la animación titulada «El modelo molecular de los mamíferos» para ver cómo estas oscilaciones moleculares dan lugar a los ritmos circadianos.
Antecedentes de la anatomía del SCN humano
Los organismos vivos han desarrollado mecanismos internos de mantenimiento del tiempo para sincronizar el comportamiento y la fisiología con los ciclos del día y la noche. Estos relojes biológicos se han encontrado en organismos tan diversos como los hongos, las moscas de la fruta, los hámsters y los seres humanos. El reloj biológico de los humanos se encuentra en lo más profundo del cerebro. Esta animación lleva al espectador a un recorrido tridimensional que sigue el camino de la entrada de luz al núcleo supraquiasmático (SCN), un conjunto de neuronas que regula nuestros ritmos circadianos.
Esta animación se diseñó conjuntamente con la serie Clockwork Genes, de las Holiday Lectures on Science del HHMI del año 2000: Discoveries in Biological Time.
Consejos para la enseñanza de la anatomía del SCN humano
Las animaciones de esta sección tienen una amplia variedad de aplicaciones en el aula. Utilice los consejos siguientes para empezar, pero busque consejos de enseñanza más específicos en un futuro próximo. Por favor, díganos cómo está utilizando las animaciones en su aula enviando un correo electrónico a [email protected].
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Utilice las animaciones para hacer visibles y concretas las ideas científicas abstractas.
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Explique principios científicos importantes a través de las animaciones. Por ejemplo, las animaciones de los relojes biológicos pueden utilizarse para demostrar los fundamentos de la transcripción y la traducción.
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Asegúrese de que los alumnos aprenden el material repitiendo las secciones de las animaciones tantas veces como crea necesario para reforzar los principios científicos subyacentes. Puede iniciar, reiniciar y reproducir secciones de las animaciones.
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Instete a los alumnos a utilizar las animaciones de acuerdo con sus propios estilos de aprendizaje. Los estudiantes que se orientan más hacia lo visual pueden ver las animaciones primero y leer el texto después, mientras que otros pueden preferir leer primero las explicaciones y luego ver los gráficos.
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Incorpore las animaciones en los módulos de aprendizaje basados en la web que cree para complementar los planes de estudio de su clase.
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Anime a los estudiantes a incorporar las animaciones en sus propios proyectos basados en la web.
Recursos de anatomía del SCN humano
1. Bear, MF, Connors, BW, y Paradiso, MA. Neurociencia: explorando el cerebro. Baltimore: Williams and Wilkins, 1996.
2. Herzog, ED, Takahashi, JS, y Block, GD. Clock controls circadian period in isolated suprachiasmatic nucleus neurons. Nature Neuroscience 1:708-713
3. Lydic, R, Albers, HE, Tepper, B, y Moore-Ede, MC. Estructura tridimensional de los núcleos supraquiasmáticos de los mamíferos: un estudio comparativo de cinco especies. J. Comp. Neurol. 204: 225-237, 1982.
4. van den Pol, A. Hypothalamic suprachiasmatic nucleus: intrinsic anatomy. J. Comp. Neurol. 191: 661-702, 1980.
Créditos de anatomía del SCN humano
Director: Dennis Liu, Ph.D.
Dirección científica: Joseph Takahashi, Ph.D.
Contenido científico: Donna Messersmith, Ph.D.
Animador: Eric Keller