Suprachiasminis branduolys (SCN) yra smeigtuko galvutės dydžio pora pagumburio, smegenų dalies, esančios virš optinio chiazmo, srities, kurioje susikerta regos nervai. Jis valdo cirkadinį ritmą, tam tikrų reiškinių ritminį pasikartojimą maždaug tuo pačiu metu kiekvieną dieną. Taip pat žinomas kaip biologinis laikrodis, jame yra apie 20,000 24 neuronų, kurie generuoja neuronų ir hormoninius signalus, reguliuojančius įvairias kūno funkcijas maždaug per XNUMX valandų ciklą. Kai kurie signalai, kuriuos generuoja suprachiasmatinio branduolio neuronai, yra gama-aminosviesto rūgštis, vazopresinas, vazoaktyvus žarnyno peptidas ir somatostatinas. Skirtingos organizmo funkcijos, sinchronizuotos su generuojamais signalais, yra miego ir pabudimo ciklas, kūno temperatūra, kraujospūdžio pokyčiai, šlapimo gamyba ir hormonų sekrecija.
Cirkadinius ritmus gali sužavėti šviesos ir tamsos aplinkos ciklas. Kai šviesa, sklindanti iš aplinkos, pasiekia akis, specializuotos šviesai jautrios tinklainės ląstelės, žinomos kaip fotoreceptoriai, paverčia šviesą elektriniais signalais ir perduoda ją į smegenis. Šie signalai, keliaujantys retinohipotalaminiu traktu, sukelia įtraukimą. Įtraukimas yra suprachiazminio branduolio veiklos fazės perkėlimas, kad jis sinchronizuotųsi su to paties dažnio aplinkos šviesos ir tamsos ciklu. Subjektyviu dienos metu įsitraukimą skatina ciklinis adenozino monofosfatas ir hipofizės adenilciklazę aktyvuojantis peptidas, o subjektyvią naktį – ciklinis guanozino monofosfatas ir acetilcholinas.
Be aplinkos šviesos signalų, suprachiasmatinį branduolį veikia melatoninas. Melatoninas yra hormonas, kurį kankorėžinė liauka sintetina iš neurotransmiterio serotonino. Jis yra ir suprachiazminio branduolio agentas, ir reguliatorius. Jo sintezė yra cirkadinė, kai ją slopina šviesa ir skatina tamsa. Aplinkos tamsoje didėjant melatonino lygiui, jis siunčia informaciją į smegenis, kad atėjo naktis, ir atitinkamai iššaukiamas kūno funkcijų įtraukimas.
Buvo nustatyti keli genai, reguliuojantys cirkadinį ritmą. Tai yra nesenstantys, periodiniai, dclock ir ciklo genai. Jie kontroliuoja baltymų ekspresiją, todėl susidaro sudėtinga tarpląstelinė neigiamo grįžtamojo ryšio sistema. Neigiamo grįžtamojo ryšio sistema lemia suprachiasminio branduolio periodiškumą.
Neuronų ir hormonų signalizacijos ritmo kitimas vyksta sezoniškai. Tai gali atspindėti dienos šviesos ilgio, potvynių, temperatūros ir saulės spindulių kitimo įtaką. Reaktyvinio atsilikimo atveju biologinis laikrodis sutrinka dėl staigaus dirbtinio laikrodžio laiko pakeitimo iš kelionės į kitą laiko juostą, todėl staigiai pasikeičia neuronų ir hormonų signalai. Dažnai prireikia kelių dienų, kad organizmas vėl veiktų į normalų 24 valandų ciklą.