Suprachiasmatické jádro (SCN) je jádro v hypotalamu nacházející se bezprostředně nad optickým chiasmem, na obou stranách třetí komory. SCN generuje cirkadiánní rytmus neuronální aktivity, který reguluje mnoho různých tělesných funkcí po dobu 24 hodin. SCN obsahuje několik typů buněk, které obsahují několik různých peptidů (včetně vazopresinu a vazoaktivního střevního peptidu) a neurotransmiterů, a interaguje s mnoha dalšími oblastmi mozku. V chronobiologii je někdy známý jako cirkadiánní kardiostimulátor, protože se zdá, že hraje roli při vytváření cirkadiánních rytmů.
Neurony v ventrolaterální SCN (vlSCN) mají schopnost exprese genů indukované světlem. Pokud je světlo zapnuto v noci, vlSCN předává tuto informaci do celé SCN, v procesu zvaném entrainment. Neurony v dorsomediální SCN (dmSCN) tvoří endogenní 24hodinový rytmus, který může přetrvávat za stálé tmy (u lidí v průměru kolem 24h 11min). Gagliové buňky obsahující melanopsin v sítnici mají přímé spojení se SCN přes retino-hypothalamický trakt. SCN posílá informace do dalších hypothalamických jader a do šišinky za účelem modulace tělesné teploty a produkce hormonů, jako je kortizol a melatonin. Krysy s poškozením SCN spí „nepravidelně“ (tj. nesledují noční-denní rytmus).
SCN je jedno ze čtyř jader, která přijímají nervové signály přímo ze sítnice, další tři jsou laterální genikulové jádro (LGN), superiorní kolikulus a pretectum. LGN předává informace o barvě, kontrastu, tvaru a pohybu do zrakové kůry. Superiorní kolikulus řídí pohyb a orientaci oční bulvy Prectum řídí velikost zornice.
Na počátku 80. let Takahaši a Menaker studovali in vitro systém kultivace ptačí epifýzy, aby pochopili cirkadiánní oscilace, a prokázali, že suprachiasmatické jádro (SCN) hypothalamu, které bylo identifikováno jako kontrolní centrum cirkadiánních rytmů u savců, hrálo stejnou roli u ptáků. Autoři také spolupracovali s DeCourseym a použili křečky, aby prokázali, že fotoreceptorový systém zodpovědný za odchyt cirkadiánních rytmů je odlišný od systému vizuálního.
V roce 2010 Takahaši, Buhr a Yoo zkoumali potenciál kolísání teplot k zachycení biologických oscilátorů. Zjištění, že hlavní cirkadiánní kardiostimulátor, robustní oscilátor, který je obvykle zachycen pouze okolními světelnými/tmavými cykly, byl také schopen vstupovat do teplotních výkyvů, když byl izolován in vitro, naznačuje, že resetování teploty je základní vlastností všech savčích hodin a pravděpodobně funguje prostřednictvím vysoce konzervovaného mechanismu ve všech savčích buňkách. To také naznačuje, že tělesné teplotní rytmy, jak jsou řízeny SCN u homeotermických savců, jsou potenciálním mechanismem, jehož prostřednictvím mohou hlavní hodiny synchronizovat cirkadiánní oscilátory uvnitř tkání v celém těle.
Cirkadiánní rytmus v SCN je generován genovým expresním cyklem v jednotlivých neuronech SCN. Tento cyklus byl evolucí dobře zachován a je v podstatě podobný v buňkách mnoha široce odlišných organismů, které vykazují cirkadiánní rytmy.
Například u octomilky Drosophily jsou molekulární hodiny v neuronech řízeny pěti geny, nazývanými hodiny (clk), cyklus (cyc), perioda (per), kryptochrom (cry) a nadčasová (tim). Tyto geny kódují různé transkripční faktory, které spouštějí expresi jiných proteinů. Produkty clk a cyc, nazývané CLK a CYC, tvoří heterodimer patřící do podrodiny transkripčních faktorů patřících do rodiny základních-helix-loop-helix (bHLH) obsahujících PAS. Tento heterodimer (CLK-CYC) reguluje expresi PER, CRY, TIM, které pak narušují svou vlastní expresi narušením transkripce zprostředkované CLK-CYC. Tento mechanismus negativní zpětné vazby udává 24hodinový rytmus exprese hodinových genů. U mnoha genů existuje podezření, že jsou spojeny s cirkadiánní kontrolou „elementy E-boxů“ v jejich promotorech, protože CLK-CYC a jeho homology se na tyto elementy vážou.
U savců se homology genů cirkadiánních hodin Drosophila chovají podobným způsobem. BMAL-1 (brain and muscle aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator (ARNT)-like 1) je primární homolog dCYC a CLOCK nese stejný název. Byly identifikovány tři homology PER (PER1-3) a dvě CRY homology (CRY1,2). Zdá se, že kryptochromy také reagují na zachycení světla, což umožňuje cyklus den-noc resetovat cirkadiánní hodiny. Nedávné výzkumy naznačují, že mimo SCN hodiny mohou mít geny také další důležité role, včetně jejich vlivu na účinky drog zneužívání, jako je kokain (PMID 16094306, PMID 16288309).
Neurony v SCN střílejí akční potenciály ve 24hodinovém rytmu. V poledne dosahuje rychlost střelby maxima a v noci opět klesá. Jak se cyklus genové exprese (tzv. jádrové hodiny) napojuje na nervovou střelbu, zůstává neznámé.
Existují dvě protichůdné zprávy o cirkadiánní odchylce koncentrace vápníku v buňkách. Obě zprávy se však shodují, že klidová hladina vápníku je ve dne o něco vyšší než v noci.
Pineal body · Habenula · Habenulární trigone · Habenulární commissure
Pretektální oblast · Habenulární jádra · Subcommissurální orgán
Stria medullaris thalamus · Thalamic reticular nucleus · Taenia thalami
spárované: AN · Ventrální (VA/VL, VP/VPM/VPL) · Laterální (LD, LP, Pulvinar) · Metathalamus (MG, LG)
midline: MD · Intralaminar (Centromedian) · Midline nuclear group · Interthalamic adhesion
Mammillothalamic fasciculus · Pallidothalamic tracts (Ansa lenticularis, Lenticular fasciculus, Thalamic fasciculus) · PCML (Medial lemniscus, Trigeminal lemniscus) · Spinothalamic tract · Lateral lemniscus · Dentatothalamic tract · Akustické záření · Optické záření · Subthalamic fasciculus · Anterior trigeminothalamic tract
Medián eminence/Tuber cinereum · Mammillary body · Infundibulum
Přední (parasympatické/tepelné ztráty) · Zadní (sympatické/tepelné konzervace)
zadní hypofýza: magnocelulární/paraventrikulární/supraoptická (oxytocin/vazopresin)
jiné: parvocelulární/Arcuate (dopamin/GHRH) · Preoptické (GnRH) · Suprachiasmatické (melatonin)
Laterální (hlad) · Ventromedial (sytost) · Dorsomedial (vztek)
afferent (SN → Medial forebrain bundle) · efferent (Mammillothalamic fasciculus → AN, Stria terminalis → Amygdala, Dorsal longitudinal fasciculus → SC)
Zadní je diencefalon, ale přední je žláznatá
Subthalamic nucleus · Zona incerta
Hypothalamic sulcus · Tela chorioidea třetí komory