Физиологические механизамы сна

Содержание
Введение
Глава 1. Стадии медленного сна и быстрый сон
Глава 2. Нейрофизиологические основы сна
Глава 3. Сон в онтогенезе
Заключение
Список используемой литературы
Приложение

Физиологические механизамы сна

Таким образом, можно утверждать, что мозг активен во время сна, хотя эта активность качественно иная, чем при бодрствовании, и в разных стадиях сна имеет свою специфику.
Глава 2. Нейрофизиологические основы сна
Многие вопросы центральной организации процессов сна получили объяснение в связи с рядом фундаментальных открытий в нейрофизиологии во второй половине XX века. Прежде всего, это открытие восходящих активирующих влияний ретикулярной формации ствола на кору головного мозга.
Роль ретикулярной формации ствола мозга. Показано, что восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга в значительной степени определяются афферентными потоками возбуждений, поступающими в ЦНС (см. Приложение, рисунок 1). Многочисленные эксперименты продемонстрировали, что сон возникает во всех случаях устранения восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга, что, в частности, наблюдается и при деафферентации мозга.
Нисходящие влияния коры мозга. Установлены нисходящие влияния коры мозга на подкорковые образования. Особенно значимым для объяснения механизма сна явилось установление факта нисходящих влияний фронтальных отделов коры головного мозга на лимбические структуры мозга и гипоталамические центры сна. Показано, что в бодрствующем состоянии при наличии восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга нейроны лобной коры тормозят активность нейронов центров сна заднего гипоталамуса. В состоянии сна при снижении восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору мозга тормозное влияние лобной коры на гипоталамические центры сна снижается8.
Реципрокные отношения лимбико-ретикулярных структур мозга. Ещё одним обстоятельством, имеющим прямое отношение к природе сна, явилось установление факта реципрокных отношений между лимбико-гипоталамическими и ретикулярными структурами мозга. При возбуждении лимбико-гипоталамических структур мозга наблюдается торможение структур ретикулярной формации ствола мозга, и наоборот.
Таким образом, современные исследования показали, что состояния бодрствования и сна характеризуются специфической архитектоникой, своеобразной «раскладкой» корково-подкорковых взаимоотношений.
Корково-подкорковые взаимоотношения при бодрствовании. При бодрствовании благодаря активным потокам афферентации, поступающей из органов чувств, активируются структуры ретикулярной формации мозга, оказывающие восходящие активирующие генерализованные влияния на кору головного мозга. При этом нейроны лобной коры оказывают нисходящие тормозные влияния на центры сна заднего гипоталамуса. Благодаря этому устраняются блокирующие влияния гипоталамических центров сна на ретикулярную формацию среднего мозга.
Корково-подкорковые взаимоотношения при медленноволновом сне. В состоянии сна при устранении сенсорной афферентации снижаются восходящие активирующие влияния ретикулярной формации на кору мозга. Вследствие этого устраняются тормозные влияния лобной коры на нейроны центра сна заднего гипоталамуса. Эти нейроны, в свою очередь, начинают еще активнее тормозить ретикулярную формацию ствола мозга. В данных условиях при блокаде всех восходящих активирующих влияний подкорковых образований на кору мозга наблюдается медленноволновая стадия сна.
Корково-подкорковые взаимоотношения при парадоксальном сне. Гипоталамические центры за счёт тесных морфофункциональных связей с лимбическими структурами мозга оказывают восходящие активирующие влияния на кору мозга при отсутствии влияний ретикулярной формации ствола мозга. Эти влияния могут служить основой развития ЭЭГ-активации в стадию быстроволнового РЕМ-сна и формирования сновидений.
Корково-подкорковая теория сна П.К. Анохина. Указанные процессы составляют корково-подкорковую теорию сна, предложенную П.К. Анохиным. Эта теория позволяет удовлетворительно объяснить разные виды сна и его расстройств. Она исходит из ведущего постулата о том, что какова бы ни была причина сна, состояние сна связано с важнейшим механизмом – снижением восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору головного мозга.
С этих позиций опыт Р. Гесса с вызыванием сна у кошек при электрической стимуляции задних отделов гипоталамуса объясняется снижением восходящих активирующих влияний ретикулярной формации за счет торможения активности её нейронов при возбуждении нейронов заднего гипоталамуса при их электрическом раздражении.
Сон здоровых новорожденных и сон животных после удаления коры большого мозга объясняется устранением нисходящих влияний лобной коры на гипоталамические центры сна. В результате гипоталамические центры сна находятся в активном состоянии и оказывают тормозное действие на нейроны ретикулярной формации ствола мозга. Сон новорожденного периодически прерывается только возбуждением расположенных в латеральном гипоталамусе «центров голода», которые тормозят активность центров сна. Вследствие этого под влиянием восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на кору новорожденный просыпается и бодрствует до тех пор, пока не будет удовлетворена пищевая потребность и не снизится активность «центров голода» латерального гипоталамуса.
Понятно, что во всех случаях сенсорной деафферентации мозга (например, в наблюдениях А. Штрюмпеля и С.П. Боткина) сон также возникает вследствие снижения восходящих активирующих влияний ретикулярной формации ствола на кору мозга9.
Роль ствола головного мозга в механизмах сна. Американские психиатры А. Гобсон и Р. Маккарли связывают возникновение сна со структурами ствола мозга, особенно с активностью гигантских нейронов передних отделов ретикулярной формации ствола мозга, которые через свои длинные аксоны оказывают активирующее действие на кору мозга. Эти клетки ретикулярной формации находятся в реципрокных отношениях с нейронами расположенного рядом голубоватого ядра. В центральной области ретикулярной формации ствола мозга располагаются нейроны, активность которых определяет быстрые движения глаз. В задней части ретикулярной формации ствола мозга расположены нейроны, тормозящие мышечный тонус, аксоны которых проецируются в спинной мозг. Сон, согласно А. Гобсону и Р. Маккарли, определяется содружественной деятельностью указанных групп нейронов. В бодрствующем состоянии под влиянием нейронов голубоватого ядра тормозится активность гигантских нейронов. При переходе ко сну активность нейронов голубоватого ядра снижается. При этом, особенно в фазу РЕМ-сна, резко активируются гигантские нейроны ретикулярной формации ствола мозга. Установлено, что возбуждение гигантских нейронов определяется также освобождением в этой области ацетилхолина.
Возбуждение ганглиозных нейронов во время быстрых движений глазных яблок активирует нейроны коры головного мозга, что, в свою очередь, приводит к активации процессов памяти, возникновению зрительных образов, лежащих в основе сновидений10.
Глава 3. Сон в онтогенезе
В онтогенезе соотношение «сон – бодрствование» изменяется. Так, у новорожденных состояние бодрствования составляет лишь незначительную часть суток, и значительную часть сна занимает быстрый сон. По мере взросления уменьшается общее количество сна, изменяется соотношение фаз внутри цикла сна – сокращается быстрый сон и относительно возрастает медленный сон, к 14 годам цикл сна достигает 90 мин. У взрослого человека быстрый сон занимает около 1/4 всего времени сна11.
Многие люди сомневаются в необходимости длительного сна. Другие жалуются на недосыпание, приводящее к ощущению разбитости днем. Этот вопрос подвергается научной проверке. Медицина указывает на недосыпание в современном обществе, что сказывается на состоянии человека и общества в целом, является значительно причиной аварий и катастроф. Эта точка зрения имеет многочисленные экспериментальные подтверждения. Недосыпание отрицательно влияет на настроение, а также на выполнение задач, требующих внимания, быстрой реакции, запоминания и принятия решений. Показано, что если длительность ночного сна уменьшалась на 1,3 –1,5 ч. то это сказывалось на состоянии бодрствования днем. Исследования показали, что потребность сна у молодых людей составляет 8,5 ч за ночь, тогда как фактическая длительность сна – 7,2 – 7,4 ч. Сон продолжительностью 6,5 ч в течение длительного времени может подорвать здоровье человека. Однако следует подчеркнуть, что существуют значительные индивидуальные вариации продолжительности сна12.
В старческом возрасте происходит уменьшение общего количества сна, при этом сокращается и медленный, и быстрый сон. После 75 лет часто наблюдается невротическая бессонница – редуцируется медленный сон, сон становится прерывистым, нарушаются циклы сна.
Чередование периодов активности и покоя происходит у всех живых существ; возможно, периоды покоя – это аналоги медленного сна. В том или ином виде сон наблюдается у всех позвоночных. Но сон, состоящий из нескольких циклов, внутри которых развертываются стадии медленного и быстрого сна, присущ только теплокровным. По своей организации сон млекопитающих и птиц не отличается от сна человека, хотя медленный сон у животных менее дифференцирован, процентное соотношение медленного и быстрого сна различно у разных животных, а циклы сна, как правило, короче. «Короткая интенсивная жизнь идет рука об руку с долгим сном и коротким циклом сна». У крысы цикл сна продолжается 12 мин, у собаки – 30 мин, у слона – около 2 ч. Особенности организации сна связаны с экологией животных13.
Таким образом, сон является жизненно необходимым для высокоорганизованных животных. При этом особенности сна различных животных отражают его приспособительный характер к условиям обитания и факторам внешней среды.
Заключение
В заключении можно сделать вывод, что сон является измененным состоянием сознания, выполняющим адаптивную роль для обеспечения функций сознания. Сон расширяет возможности сознания, упорядочивает его содержание, обеспечивая необходимую защиту и реабилитацию.
Во время сна мозг проходит через несколько различных фаз, или стадий, активности, повторяющейся с примерно полуторачасовой цикличностью. Сон состоит из двух качественно различных состояний, называемых медленным и быстрым сном.
Медленный сон подразделяется на 4 стадии: