Сон і ціркадіанние ритми

Сон і ціркадіанние ритми

Ціркадіанний ритм - циклічне коливання інтенсивності того чи іншого біологічного процесу з періодом в межах 20-28 годин.







З усіх добових ритмів людини найбільш виражений цикл сон-неспання.

Чергування сну і неспання відноситься до цілого ряду функцій організму, що мають ціркадіанний (цілодобовий) періодичність (приблизно одну добу). Добові коливання притаманні функцій терморегуляції, дихання, кровообігу, травлення і виділення, функції ендокринної системи, когнітивних процесів. Ендогенний період циклу "сон - неспання" - близько 25 год, але в нормі він підпорядковується зміні дня і ночі. Однак цикл порушується в умовах ізоляції людини від зовнішнього середовища або при швидкій зміні часового поясу (jet lag).

Важливо розрізняти реакцію функціональних систем на зміну навколишнього середовища або поведінки (наприклад, підвищення артеріального тиску і ЧСС при переході у вертикальне положення) і ті функціональні зрушення, якими управляє внутрішній водій циркадианного ритму (наприклад, добові коливання рівня кортизолу в плазмі. Не залежать від зовнішніх впливів ).

У ссавців внутрішні водії ціркадіанних ритмів локалізовані в супрахіазмальном ядрі гіпоталамуса. Воно отримує проекції від сітківки очей. а його нейрони працюють як біологічний годинник. Двостороння руйнування ядра веде до втрати багатьох біологічних ритмів, в тому числі циклу "сон - неспання". Відновити ціркадіанние ритми вдається тільки за допомогою трансплантації.

У нормі ціркадіанние ритми синхронізовані з 24-годинним циклом день-ніч: підстроювання внутрішніх водіїв ритму забезпечує ретіногіпоталаміческій шлях - моносинаптічеськие шлях від сітківки до супрахіазмальному ядру гіпоталамуса. Внутрішній водій циркадианного ритму має власний період, яка підбудовується фазу, амплітуду, має здатність до перенастроювання. У людини в умовах ізоляції, коли відсутні зовнішні синхронизирующие сигнали, тривалість циклу сон-неспання збільшується в середньому до 25 год. Однак у таких експериментах зазвичай не контролюють зміна освітленості - тобто людина може включати світло "днем" і вимикати його "вночі". Пізніші дослідження показали, що, якщо чергування світла і темряви слід природній зміні дня і ночі, період добових ритмів людини в умовах ізоляції майже не перевищує 24 год.

Синхронізація циклу сон-неспання з 24-годинними цілодобово досягається за рахунок щоденної підстроювання внутрішнього водія ритму до чергування світлого і темного часу доби.

Вплив світлом дозволяє зрушувати фазу ціркадіанних ритмів - ступінь і напрямок зсуву залежать від часу і тривалості освітлення, довжини хвилі і інтенсивності світла. Якщо правильно підібрати всі ці параметри, протягом 2-3 діб можна переналаштувати ціркадіанние ритми на будь-яку годину. Природне денне світло діє набагато ефективніше, ніж електричне освітлення.

Водій ритму циклу сон-неспання задає час доби, в яке настає сон, і визначає його структуру. Потреба в сні, його загальна тривалість і тривалість швидкого сну залежать від фази циклу сон-неспання. Сонливість і схильність до швидкого сну досягають максимуму відразу після найнижчої точки температурного циклу сну: за 1-3 години до пробудження. На висхідний фронт температурного циклу сну припадає 85% спонтанних пробуджень.







У циклі сон-неспання існує також період стійкого неспання, коли заснути дуже важко - навіть тим, хто не виспався.

Неузгодженість внутрішнього і необхідного циклів сон-неспання може стати причиною безсоння. погіршення самопочуття і працездатності - наприклад, у тих, хто працює вночі, або при зміні часових поясів.

Поведінкові зміни під час циклу "сон-неспання" корелюють зі змінами ЕЕГ. У спить людина переважають бета-хвилі (рис. 42.5). При цьому ЕЕГ десинхронизированном, тобто реєструється низкоамплитудная високочастотна активність. Якщо людина перебуває в стані розслабленого неспання з закритими очима, на ЕЕГ переважають альфа-хвилі (рис. 42.5 і рис. 42.6). Засинаючи, ми послідовно відчуваємо протягом 30-45 хв чотири стадії медленноволнового сну (їх називають стадії 1-4) (рис. 42.6). На стадії 1 альфа-хвилі перемежовуються низькочастотними тета-хвилями (3-7 Гц). На стадії 2 відбувається подальше уповільнення ЕЕГ, але повільні хвилі перериваються сонними веретенами - спалахами активності з частотою 12-14 Гц і великими К-комплексами (високоамплітудними повільними потенціалами). Стадія 3 асоціюється з дельта-хвилями (0,5-2 Гц) і окремими сонними веретенами. Для стадії 4 характерні дельта-хвилі.

При повільнохвильового сні м'язи тіла розслаблені, але поза час від часу коригується. Серцевий ритм, кров'яний тиск і шлунково кишкова моторика зростають. У міру проходження цих стадій пробудження стає більш важким. В процесі пробудження вони протікають у зворотному порядку.

Приблизно кожні 90 хв повільноколивний сон змінюється іншою формою, так званим сном зі швидкими рухами очей (БДГ-сон, або REM-сон від "rapid eye movement"). При БДГ-сні ЕЕГ знову десінхронізіруется. Низькоамплітудні швидкі хвилі під час БДГ-сну схожі на ЕЕГ-активність спить людина (рис. 42.6. Нижня запис). Через це подібності, а також труднощі пробудження в цю фазу сну БДГ-сон дістало ще одну назву - парадоксальний сон. В цей час м'язовий тонус повністю загублений, однак в деяких м'язах відбуваються швидкі (фазіческіе) скорочення, особливо явно - в очних м'язах. В результаті виникають швидкі рухи очей, які і послужили підставою для відповідного терміна. Для цієї фази сну властиві багато автономні (вегетативні) явища. припинення терморегуляції; міоз; можлива ерекція; час від часу змінюються серцевий ритм, кров'яний тиск, частота дихання. Протягом кожної ночі буває кілька епізодів БДГ-сну. Хоча сплячого в ці моменти важко розбудити, активність мозку зазвичай підвищена. З епізодами цього сну, як правило, збігаються сновидіння.

Співвідношення між повільнохвильового (НЕ БДГ-сном) і БДГ-сном змінюється з віком. У новонароджених немовлят приблизно половина часу сну доводиться на БДГ-сон, тоді як у літніх він коротшає. У молодих людей БДГ-сон займає приблизно 20-25% від загальної тривалості сну.

Функціональна роль сну досі недостатньо з'ясована. Очевидно, він дуже важливий, судячи з того, яку значну частину життя організм проводить в цьому стані і до яких серйозних розладів здоров'я призводить позбавлення сну. Серед пов'язаних з ним порушень назвемо безсоння. нічне нетримання сечі (енурез), снохождение (сомнабулізм), сонні апное і нарколепсию.

Необхідно продовжувати вивчення механізмів сну. Стимуляція великої області ретикулярної формації стовбура мозку. відомої як активує ретикулярна система, супроводжується пробудженням і низкоамплитудной швидкої ЕЕГ-активністю. Раніше вважалося, що сон пов'язаний зі зниженням рівня активності в цій стовбурової області. Однак накопичилися переконливі дані на користь того, що сон - активний процес. Так, наркоз на рівні нижнього відділу стовбура мозку супроводжується реакцією пробудження, а стимуляція довгастого мозку близько ядра одиночного тракту індукує сон. На підставі ряду спостережень виникло уявлення, що механізми сну залежать від нейронних мереж стовбура мозку, нейромедиаторами в яких служать серотонін. норадреналін і ацетилхолін. Експериментально показано, що зміни в змісті цих нейромедіаторів в головному мозку можуть впливати на цикл "сон - неспання".







Схожі статті