Сон и бодрствование. Циркадные ритмы. Сон, фазы сна. Нейрофизиологические механизмы сна и бодрствования. Нарушение сна. Депривация сна и поведение
 Скачать 3.72 Mb.
|
Бодрствование - Сон ЦИРКАДНЫЕ (СУТОЧНЫЕ) РИТМЫ:СОН БОДРСТВОВАНИЕ Активность Температура тела Гормон роста Кортизол ДЕПРИВАЦИЯ СНАСон – витальная потребность! Первые опыты по депривации сна - Манасеина Мария Михайловна (1841 – 1903) Эксперимент Последствия Засыпание экспериментальной крысы (по ЭЭГ) запускает движение пола клетки. Т.о. контрольное животное спит с перерывами, а подопытное не спит совсем. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СНА видоспецифичнаПродолжительность сна взрослого человека в сутки7,5 ± 1,25 час Продолжительность сна на протяжении жизни 24 → 16 → 8 → 5-6 час “Кто познает тайну сна – познает тайну мозга” Мишель Жуве
СОН (фазы) ЧЕРЕДОВАНИЕ ЦИКЛОВ СНАЭЭГ МОЗГА и СОН Цикл Дельта-сон КОРРЕЛЯТЫ ФАЗ и ЦИКЛОВ СНАDream Движения глаз Мышечные сокращения Сердечный ритм Дыхание Сновидения МЕТАБОЛИЗМ ГЛЮКОЗЫ ( fMRI) В РАЗНЫХ СТАДИЯХ СНА Бодрствование NREM REM А - дети; Б - молодые люди; В - люди старшего возраста: 1- бодрствование; 2 - быстрый сон; 3-6 - стадии медленного сна
РИТМЫ ЭЭГ И СОСТОЯНИЕ
СРАВНЕНИЕ СНА У ЧЕЛОВЕКА И ГРЫЗУНОВ
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ на СОН-БОДРСТВОВАНИЕМЕДЛЕННОВОЛНОВАЯ ФАЗА СНА, NREMОСОБЕННОСТИ ЦНС:
формации ствола. ОСОБЕННОСТИ ФИЗИОЛОГИИ: долговременной памяти из ГПК в кору мозга. Основные структуры мозга, вовлеченные в регуляцию сна (синий цвет) ОСНОВНОЙ МЕДИАТОР - ГАМК Электрофизиология «сонных веретен»ТС-таламокортикальные клетки (Т-каналы, Са2+ , известны гены (CaV3.3 и SK2 ), снижение экспрессии которых нивелирует «сонные веретена»); nRt – ядерные ретикулярные клетки таламуса (нарушение экспрессии подтипов GABA-рецепторов, NMDA и AMPA блокирует синхронизацию «сонных веретен»). Оптогенетическая стимуляция nRT клеток таламуса вызывает сон (появление сонных веретен на ЭКГ) Оптогенетическая стимуляция nRt удлиняет фазу медленно- волнового сна, количество «веретен» коррелирует с его продолжительностью, блокируя поступление сенсорной информации ОСОБЕННОСТИ ЦНС:
ОСОБЕННОСТИ ФИЗИОЛОГИИ: ОСНОВНОЙ МЕДИАТОР: Ацетилхолин Сеченов И.М. «Сны - это небывалые комбинации бывалых впечатлений..» Мост → коленчатое тело таламуса → зрит. кора (понто-геникуло окципитальные спайки, PGO) Оптогенетическая стимуляция РРТ или LDT стимулирует появление фазы REM без удлинения ее продолжительности СХЕМА УЧАСТИЯ МЕДИАТОРНЫХ СИСТЕМ В ПРОЦЕССЕ СОН - БОДРСТВОВАНИЕМЕДИАТОРНЫЕ СИСТЕМЫ В ПРОЦЕССЕ СОН – БОДРСТВОВАНИЕ НАХОДЯТСЯ ПОД КОНТРОЛЕМ СИСТЕМЫ ОРЕКСИН – МСН (меланин концентр. гормон) и других нейросекреторных продуктов гипоталамуса МЕХАНИЗМЫ БОДРСТВОВАНИЯ
поступает часть информации от всех сенсорных систем; далее происходит оценка общего уровня «сенсорного давления» на ЦНС, и чем оно больше, тем мозг активнее (нас будит сигнал, поступивший от любой сенсорной системы); аксоны расходятся по всей ЦНС, задавая ее тонус; нейронов ядер шва также расходятся по всей ЦНС, снижая ее тонус и тормозя, в числе прочего, центры бодрствования ствола и таламуса; химический состав крови, появление аденозина и других «отходов обмена веществ», токсинов (при заболеваниях и отравлениях), рост концентрации инсулина и глюкозы (после еды хочется спать); оказывает постоянное возбуждающее действие на [2]. МЕХАНИЗМЫ БОДРСТВОВАНИЯОрексины (гипокретины) – основные дирижеры бодрствования (А и В), открыты в 1998 г. Синтез в латеральном гипоталамусе (50 000 нейронов у человека), рецепторы - GPCR. Координируют взаимодействие между моноаминовыми системами мозга (НА ↑, 5НТ ↓ и ДА ↑) ПЕПТИДЫ ЯДЕР ГИПОТАЛАМУСА В РЕГУЛЯЦИИ СНАГАМК Гистамин Орексин ГАМК Гистамин Орексин ОРЕКСИНОВАЯ (ГИПОКРЕТИНОВАЯ) СИСТЕМАОРЕКСИН гипоталамуса через орексиновые рецепторы 1 и 2 типа влияет на: 1 — базальные ядра переднего мозга (выделяют ацетилхолин), 2 — ядра заднего гипоталамуса (туберомаммиллярное ядро) (выделяют гистамин),
СОН БОДРСТВОВАНИЕ Потеря орексиновых нейронов приводит к нарколепсии – дневной сонливости MCH НЕЙРОНЫ ГИПОТАЛАМУСА В РЕГУЛЯЦИИ СНА эта функция впервые установлена в 2003 годуNREM REM VLPO (ВЛПО) – вентролатеральная преоптическая область гипоталамуса (ГАМК) VTM – вентральная часть туберомамиллярного ядра (Гистамин) SLD – сублатеродорзальное ядро (Глутамат) MCH – меланин концентрирующий гормона Нейроны MCH – МЕЛАНИН – КОНЦЕНТРИРУЮЩИЙ ГОРМОН ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МСН и ОРЕКСИНОВЫХ НЕЙРОНОВ В РЕГУЛЯЦИИ СНА doi: 10.3389/fnsys.2014.00244 СХЕМА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СОН - БОДРСТВОВАНИЕLC – голубое пятно, TMN – туберо-маммилярное ядро, Raphe – дорсальные ядра шва, ORX – орексин, ВЛПО – вентролатеральная преоптическая область. Источник: Шпорк П., 2010. СОН БОДРСТВОВАНИЕ SCN (супрахиазматическое ядро ГПТ) –ПЕЙСМЕКЕР ЦИРКАДНЫХ РИТМОВСуточный ритм секреции мелатонина SCN является главным синхронизатором 24-часовых ритмов и оказывает сильное влияние на фазы сна. У приматов SCN регулирует циркадные сигналы поддержания состояния готовности, которые препятствуют сонливости в течение дня. Когда это влияние утихает, запускается цикл REM-/NREM-сна. Циркадный ритм также влияет на соотношение фаз сна, увеличивая продолжительность и интенсивность фазы REM-сна к концу ночи. Воздействие света через ретино-гипоталамическую меланопсиновую систему связывает циркадный ритм со световым днём. ДЕСИНХРОНИЗАЦИЯ ЦИРКАДНЫХ РИТМОВ при отсутствии активации SCN светом МОЛЕКУЛЯРНЫЙ КОНТРОЛЬ ЦИРКАДНЫХ РИТМОВClock (Circadian Locomotor Output Cycles Kaput) Period (per) Bmal1 = Arntl = Mop3 Aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator-like Cry1 and Cry2 Cryptochromes Позитивная связь Негативная связь Нарушения сна
Инфекционные болезни, связанные с нарушением сна Ночные страхи - NREM, первые 4 часа сна (пробуждение от страха) Ночные кошмары - REM, последние часы сна (сюжеты сна) НарколепсияУ больных – снижение числа орексиновых нейронов Терапия нарколепсии – антидепрессанты, оксибутират натрия – блокируют REM, улучшают состояние, но не излечивают… Гипнограмма больных нарколепсией ИнсомнияАПНОЕ Бессонница при депрессии Изменение структуры сна при депрессии на фоне лечения (А – гипнограмма здорового человека, Б – гипнограмма больного депрессией) – укорочение латентного периода быстрого сна, удлинение времени засыпания, снижение представленности глубоких стадий медленного сна Гипнограммы при приеме снотворных и кофеина ФУНКЦИИ СНА
простудными и вирусными заболеваниями. .. Если сон не выполняет абсолютно жизненно важную функцию, тогда это крупнейшая из всех когда-либо существовавших ошибок эволюции. (Аллан Рехтшаффен) Иван Николаевич Пигарев Висцеральная теория сна Висцеральная теория сна 3D реконструкция диффузии тетраметиламмония в цереброспинальной жидкости мозга во время сна и бодрствованияРасширение интерстиция до 60% усиление клиренса 3D реконструкция диффузии тетраметиламмония в цереброспинальной жидкости мозга во время сна и наркоза (КХ) Ускорение выведения бета-амилоида и инулина во время сна |