Резюме по нейрофизиологии сна и сновидений

а) Часы на все времена. Биоритмы — это циклические поведенческие паттерны различной длительности, которые возникают у животных, растений и даже одноклеточных организмов. К наблюдаемым у млекопитающих биоритмам, помимо прочих, относят циркадные (суточные) и цирканнуальные (окологодичные) ритмы.

В отсутствие внешних сигналов циркадные ритмы становятся свободно текущими — их периодичность составляет чуть меньше или чуть больше 24 ч, в зависимости от особенностей организма и условий внешней среды. Сигналы, называемые цайтгеберами, обеспечивают подстройку биологических часов, приводя циркадные ритмы к 24-часовой периодичности. Циркадные ритмы обеспечивают синхронизацию нашего поведения с метаболическими процессами в организме, например заставляют нас чувствовать голод в подходящее время.

Влияние внешних факторов на наш природный суточный ритм, связанное с использованием искусственного освещения или сменой часовых поясов, может стать одной из причин метаболического синдрома. Биологические часы могут запускать эпигенетические механизмы — они регулируют экспрессию генов в каждой клетке организма.

б) Супрахиазматическое ядро и биологические часы. Биологические часы — это структура в нервной системе, которая отвечает за формирование периодического поведения. Функцию центральных биологических часов выполняет супрахиазматическое ядро (СХЯ). СХЯ отвечает за циркадные ритмы; ему присущ собственный свободно текущий ритм, периодичность которого немного превышает 24 часа. Внешние стимулы, в особенности восход и закат солнца, а также прием пищи и физическая активность, обеспечивают подгонку свободно текущих ритмов к 24-часовой периодичности.

В человеческой популяции, как и в популяциях других видов животных, наблюдается вариабельность циркадных ритмов — такие индивидуальные особенности суточных ритмов называют хронотипами.

Нейроны СХЯ активны днем и неактивны ночью. После разрушения связей с другими мозговыми структурами или при культивировании после извлечения из мозга такие нейроны сохраняют ритмичность на протяжении многих поколений. После пересадки в мозг с отсутствующим СХЯ они восстанавливают циркадные ритмы животного. Различные аспекты циркадных ритмов нейронов, в том числе их периодичность, обусловлены генетическими и эпигенетическими факторами.

Средняя продолжительность сна. На продолжительность сна влияют время, затрачиваемое на добывание пищи, и вероятность стать добычей хищника

в) Стадии сна и сновидения. Описание параметров сна предполагает регистрацию мозговой активности для получения электроэнцефалограммы (ЭЭГ), мышечной активности для получения электромиограммы (ЭМГ) и движений глаз для получения электроокулограммы (ЭОГ).

Измерение физиологических показателей позволило установить, что нормальный ночной сон состоит из нескольких стадий, образующих несколько повторяющихся в течение ночи циклов. В фазе быстрого сна (быстроволновой или парадоксальный сон, REM-фаза, характеризуемая быстрыми движениями глаз) регистрируется ЭЭГ как при бодрствовании, при этом у спящего возникают быстрые движения глаз. Стадии сна, характеризуемые появлением более медленных ЭЭГ-ритмов, называют медленным сном (медленноволновой, или глубокий, сон, non-REM-сон).

Периоды медленного и быстрого сна сменяют друг друга 4-5 раз за ночь. Длительность периодов медленного сна выше в начале сна; длительность периодов быстрого сна увеличивается ближе к времени пробуждения. Длительность указанных периодов также меняется с возрастом.

В фазе медленного сна у спящего сохраняется мышечный тонус — он ворочается и видит не очень яркие сны. В фазе быстрого сна спящий видит яркие сны в реальном времени, однако у него отсутствует мышечный тонус, поэтому его тело парализовано. Длительность сновидения совпадает с длительностью периода быстрого сна.

Гипотеза «активации и синтеза» гласит, что сновидения не имеют смысла — они представляют собой побочный продукт возбуждения головного мозга в фазе быстрого сна. Гипотеза психологической защиты предполагает, что сновидения представляют собой сформировавшийся в процессе эволюции защитный механизм, позволяющий справляться с жизненными трудностями и страхами.

Сюжеты сновидений. Жутким видениям, которые могут сохраняться после пробуждения от страшного сна, посвящена картина «Ночь», написанная швейцарским художником Фердинандом Ходлером (Ferdinand Hodler). Фердинанд Ходлер (1853-1918). «Ночь». Холст, масло. Бернский художественный музей, Швейцария

г) Для чего нужен сон. Существует несколько теорий сна. Основная идея состоит в том, что сон является биологической адаптацией, направленной на сохранение энергии. Сон рассматривают как восстановительный процесс, который устраняет признаки износа мозга и тела, в том числе синапсов. Сон также помогает упорядочивать и сохранять воспоминания.

д) Нейронные механизмы сна. За медленноволновый и быстроволновый сон отвечают разные структуры нервной системы. Расположенная в стволе мозга ретикулярная активирующая система (РАС, ретикулярная формация) отвечает за бодрствование и медленный сон. Стимуляция РАС приводит к пробуждению; повреждение ретикулярной формации может привести к коме.

Перибрахиальное ядро и медиальная ретикулярная формация моста в стволе мозга отвечают за быстроволновый сон. Повреждение указанных структур может привести к исчезновению фазы быстрого сна. Нервные пути, соединяющие эти зоны с корой больших полушарий, обеспечивают корковую активацию быстрого сна; пути, идущие к стволу мозга, обеспечивают производство характерного для фазы быстрого сна паралича мышц.

е) Расстройства сна. К расстройствам фазы медленного сна относят бессонницу (неспособность спать), гиперсомнию (неспособность поддерживать бодрствование) и нарколепсию (приступы дневной сонливости). Лечение нарушений сна с помощью седативных и снотворных средств может привести к бессоннице на фоне приема снотворных препаратов — расстройству сна, при котором для получения желаемого эффекта пациенту приходится наращивать дозу препарата.

К расстройствам фазы быстроволнового сна относят сонный паралич, при котором человек просыпается, но не может двигаться и иногда чувствует страх. При катаплексии, вызываемой дегенерацией орексиновых нейронов головного мозга, человек внезапно теряет мышечный тонус будучи в состоянии бодрствования. Одновременно у него могут возникать похожие на сновидения гипнагогические галлюцинации. При поведенческих расстройствах фазы быстроволнового сна спящий воспроизводит сюжеты сновидений.

ж) Что сон может рассказать о сознании. Изучение сна позволяет глубже изучить сознание, выделив множество форм сна и бодрствования. Точно так же, как события периода бодрствования проникают в сон, события периода сна могут вторгаться в бодрствование. Существование целого ряда вызываемых подобными явлениями состояний говорит о том, что сознание не является монотонным состоянием.

з) Основные термины:

• Альфа-ритм — крупные регулярные волны с частотой 7-11 Гц.
• Атония — отсутствие или снижение мышечного тонуса; состояние минимальной электрической активности мышц, возникающее вследствие торможения мотонейронов.
• Бессонница (инсомния) — симптом ряда расстройств, проявляющийся трудностями с засыпанием или поддержанием сна.
• Бета-ритм — быстрый ЭЭГ ритм, ассоциированный с активным бодрствованием.
• Биологические часы — механизмы в нервной системе, которые отвечают за периодическое поведение и формирование биоритмов.
• Биоритмы — естественные периодически повторяющиеся изменения поведения или биологических функций.
• Гиперсомния — расстройство, проявляющееся засыпанием в неподходящее время или трудностями с поддержанием бодрствования.
• Гипнагогические галлюцинации похожие на сновидения ощущения, которые возникают во время засыпания или в состоянии катаплексии.
• Дельта-ритм — медленный ЭЭГ ритм, ассоциированный с глубоким сном.
• Джетлаг — общая слабость и дезориентация вследствие смены часовых поясов и изменения времени наступления светлого и темного времени суток.
• Димер — два белка, объединяющиеся в один белок.
• Дневные животные — животные, активные преимущественно в светлое время суток.
• Катаплексия — атония, как в фазе быстрого сна, которая возникает в период активного бодрствования; связана с сильными эмоциональными реакциями.
• Кома — напоминающее сон устойчивое нарушение сознания.
• Медиальная ретикулярная формация моста — область ретикулярной формации, которая расположена в мосту и отвечает за быстрый сон.
• Мелатонин — гормон эпифиза, секретируемый в темное время суток; влияет на циркадные и сезонные ритмы.
• Метаболический синдром — гетерогенная группа заболеваний, в которую входят ожирение и нарушение выработки инсулина, повышающие риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и диабета.
• Микросон — кратковременный сон, длительность которого составляет несколько секунд.
• Нарколепсия — редкое заболевание, к симптомам которого относятся сонный паралич и катаплексия.
• Нейроны места — нейроны гиппокампа, активизирующиеся при нахождении в определенном месте.
• Основной цикл покоя—активности — повторяющиеся циклы (у человека период составляет около 90 мин), в течение которых уровень активности животного растет и снижается.
• Перибрахиальная область (ядро) — холинергическое ядро в дорсальной части ствола мозга, отвечающее за формирование связанного с быстрым сном поведения; проецируется на медиальную ретикулярную формацию моста.
• Период — время, необходимое для завершения одного цикла.
• Подгонка — определение или изменение биоритма.
• Ретикулярная активирующая система (РАС) — образование с сетчатой структурой (образованной клеточными ядрами и нервными волокнами), которое идет вдоль оси ствола мозга; отвечает за поведение, связанное со сном и бодрствованием, а также за поведенческие проявления возбуждения; РАС также называют ретикулярной формацией.
• Световое загрязнение — избыток искусственного освещения, приводящий к изменению паттернов активности и нарушению циркадных ритмов.
• Свободно текущие ритмы — ритмы, вырабатываемые организмом в отсутствие каких-либо внешних сигналов.
• Синдром спящей красавицы — редкое заболевание, характеризуемое повторяющимися эпизодами избыточной сонливости.
• Сонное апноэ — остановка дыхания во время сна, заставляющая спящего проснуться, чтобы вздохнуть; в переводе с латинского и греческого — отсутствие дыхания.
• Сонный паралич — атония и сновидения, возникающие во время бодрствования — обычно на этапе засыпания или пробуждения.
• Фаза быстрого (быстроволнового, парадоксального) сна (REM-сон) — сон, характеризуемый быстрым ритмом волновой активности головного мозга, отводимый от неокортекса при регистрации ЭЭГ.
• Фаза медленного (медленноволнового, глубокого) сна (non-REM-сон) — фаза сна, для которой характерен медленный ритм электрической активности с большей амплитудой.
• Хронотип — индивидуальные особенности суточных ритмов.
• Цайтгебер — природный сигнал, обеспечивающий синхронизацию биоритмов; в переводе с немецкого — отметчик времени.
• Циркадный ритм — ритм день—ночь.

- Читать далее "Коррекция дислексии - с точки зрения нейрофизиологии"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 29.10.2023