Сон и бодрствование

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГ ОБРАЗОВАНИЯ

«ТУВИНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА АНАТОМИИ, ФИЗИОЛОГИИ И БЖД

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОКЛАД НА ТЕМУ: СОН И БОДРСТОВАНИЕ

 

 

 

 

 

 

Проверила: ст. преп., А.С. Куулар

Выполнила: студент 1 курса, 2 группы

ФФ ТувГУ  Ч.К. Иргит

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кызыл – 2012 г.

 

СОН И БОДРСТВОВАНИЕ

 

Сон и бодрствование – это сложные физиологические процессы, в которых задействованы практически все отделы головного мозга. Изучение этих процессов с позиций анатомии необходимо для определения этиологии различных нарушений в этой системе как сопровождающих многочисленные патологические процессы в организме. Это связано с тем, что все отделы головного мозга многофункциональны и так же задействованы в выполнении иных специфических функций, а из этого следует, что при различных нарушениях работы органов, помимо непосредственного проявления симптомов заболевания нарушается и сон: сонливость, бессонница. В норме сон не менее важен. Он обеспечивает отдых, восстановление организма, а так же во сне происходят такие активные процессы как усвоение информации, синтез гормонов (мелатонин - эпифиз) и БАВ.

 

СОН

Сон – циркадный биоритм пониженной активности мозга, обеспечивающий отдых организма, при которой выключено сознание и механизмы поддержания естественной позы, снижена чувствительность анализаторов. Сон является эволюционно сформированным механизмом, роль которого крайне важна в организме.

1) Сон обеспечивает отдых организма, во время которого восстанавливаются пластические свойства нейронов головного мозга (способность изменять при определенных обстоятельствах свои функциональные свойства), усиливаются процессы в клетках нейроглии, которые обеспечивают нейроны питательными веществами и кислородом. Активируется работа задней доли гипоталамуса, проявляющаяся в выработке соматолиберина, способствующий освобождению СТГ гипофиза, который участвует в биосинтезе белка.

2) Важна роль сна в усвоение информации. С этой функцией связано существование сновидений. Сновидения – возникающие во сне нереальные образы и явления, воспринимаемые как реальная действительность. Происхождение снов объясняют активацией следов долговременной памяти. И.М. Сеченов говорил о сновидениях как о «небывалых комбинациях бывалых впечатлений» (см. Рис. 1).

Сон —  сочетание активного состояния  специализированных синхронизирующих аппаратов и снижения активности активирующей восходящей системы. Данные о состоянии отдельных нейронов во время сна хорошо подтверждают это положение(ЭЭГ).

Сон проходит в 2 фазы: медленного (ортодоксального 80%) и быстрого (парадоксального 20%).

Обычно  вначале развивается фаза медленного сна, которая характеризуется расслаблением мышц. В ЭЭГ возникает медленная электрическая активность в виде синхронизации (частота волн уменьшается, амплитуда возрастает). Медленный сон по мере углубления проходит 4 последовательные стадии:

1. Стадия: дремотное состояние, преобладают α-волны (8-13Гц), создается упорядоченный регулярный ритм.

2. Стадия: поверхностный сон, характерны θ-волны (тета) (3-7Гц), и появляются так называемые «сонные веретёна» — тета-ритм, который представляет собой учащённый альфа-ритм (12-14-20 Гц). С появлением «сонных веретен» отключается сознание.

3. Стадия: неглубокого сна, так же имеются «сонные веретена» (12-15Гц) и, кроме того, К-комплексы (серия медленных потенциалов большой амплитуды) в сочетании с высоковольтными δ-волнами (дельта).

4. Стадия: глубокий сон, преобладают δ-волны (0.5-2Гц). Уменьшается деятельность внутренних органов, тонус мускулатуры, температура тела, возникает большая часть сновидений, однако они носят иную форму, нежели нам привычны, которые мы видим в фазу быстрого сна.

Рис. 1 Фазы сна.

Во время  быстрого сна возникают быстрые  движения глаз, фазное подергивание конечностей. На ЭЭГ мы видим десинхронизацию  импульсов (учащение волн, уменьшение амплитуды), как на стадии бодрствования. В течение 6-8 часов сна 4-5 быстрых  фаз.

 

СИСТЕМЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ СОН И БОДРСТОВАНИЕ

К настоящему времени оформились представления  о существовании в мозге двух систем, регулирующих сон и бодрствование. Одна их них – восходящая ретикулярная формация, раздражение которой вызывает пробуждение и вторая, более сложно устроенная, гипногенная система, активность которой определяет длительность и глубину сна.

Прежде  чем перейти к рассмотрению этих структур стоит понять, что к одним  и тем же участкам коры головного  мозга поступает 2 антагонистических  вида импульсации — десинхронизирующие (пробуждающие) и синхронизирующие (вызывающие сон). Таламическая система, передний гипоталамус и каудальные отделы ствола относятся к синхронизирующим, т.е. вызывающим сон, структурам. А восходящую ретикулярную формацию – к десинхронизирующим.

Ретикулярная формация. Ретикулярная (сетевидная) формация представлена более чем 100 ядерными скоплениями нейронов, соединяющихся в различных направлениях множеством нервных волокон. Расположена она в центральных отделах ствола головного мозга, а так же между боковыми и задними столбами спинного мозга.

сон бодрствование мозг организм

Восходящая  активирующая ретикулярная система  расположена в верхних отделах  ретикулярной формации ствола мозга  и задних отделах гипоталамуса.

При раздражении  этой системы на энцефалограмме появляется десинхронизация (частота волн увеличивается, амплитуда уменьшается) (см. Рис. 1), что у спящих животных сопровождается пробуждением, а у бодрствующих повышением бдительности. Все периферические стимулы оказывают влияние на эту систему через коллатерали, которые отходят к ней от чувствительных путей, идущих к коре больших полушарий. Непосредственное электрическое раздражение корковых полей и некоторых других глубинных образований мозга может также вызвать пробуждение. Раздражение всех отделов мозга, а также активность систем мозга, воспринимающих внешние и внутренние влияния, оказывают пробуждающее воздействие через восходящую активирующую систему.

Подтверждает  это положение опыт с перерезкой мозга и повреждением верхних  отделов ретикулярной формации: животные погружаются в сонное состояние, из которого вывести их не удается. Недавно появились сообщения, что  при хорошем уходе у животных после операции через несколько  недель появляются признаки бодрствования, увеличивающиеся со временем. Возможно, имеется еще одно звено активирующей системы, которое берет на себя осуществление этой функции, или в описанных опытах разрушается не вся восходящая система об этом сказать трудно. Возможно, существуют активирующие аппараты в лимбических структурах (миндалина, гиппокамп, таламус), функционально тесно связанные с аппаратами ретикулярной формации и гипоталамуса. Таким образом, ретикулярная формация отвечает за бодрствование организма.

Гипногенная система организма. За длительность и глубину сна отвечает гипногенная система. По своей архитектуре гипногенная система сложна и включает многие аппараты мозга. Химически она неоднородна, так как в качестве медиаторов используются ацетилхолин, серотонин, гамааминомасляная кислота — ГАМК. Имеются три главные гипногенные зоны (подсистемы), обеспечивающие возникновение и развитие медленного сна (различных его стадий):

1) Задний нижний отдел ствола головного мозга и влияющий на него каротидный синус;

2) Передний гипоталамус и прозрачная перегородка;

3) Таламическая синхронизирующая система;

Подтверждение функций этих структур было осуществлено в ряде опытов.

1. Нижние отделы ствола.

Моруцци описал синхронизирующий аппарат, при раздражении которого возникают электрофизиологические и поведенческие проявления сна. Роль этого образования сейчас хорошо выявлена: при отделении его (путем перерезки) продолжительность сна у кошки уменьшается более чем в три раза. Животное бодрствует большую часть суток. Разработан интересный способ анализа: в артерию вводят наркотическое вещество, выключающее временно функции определенных структур. Нейроны этого отдела крайне чувствительны к действию токсических веществ. Введение наркотика в сосуд, снабжающий нижний ствол кровью, приводит к тем же результатам, что и перерезка: удлиняется время бодрствования. Этот аппарат тесно связан с каротидным синусом — образованием, расположенным в развилке наружной и внутренней сонных артерий, которое сигнализирует в мозг об уровне артериального давления и некоторых химических показателей. Раздражение каротидного синуса ведет к усилению деятельности синхронизирующего заднестволового аппарата, снятие раздражения—к обратному эффекту.

Роль  барорецепторов этой зоны была подмечена уже давно, ведь не случайно артерии носят название «сонных». Известно, что в Индонезии на острове Бали знахари двухминутным массажем каротидного синуса вызывают сон. Совсем недавно французские нейрофизиологи описали в области нижнего ствола еще один синхронизирующий аппарат. Структуры каудального отдела ствола мозга либо могут тормозить нейроны, принадлежащие восходящей активирующей системе, либо непосредственно посылают синхронизирующие импульсы в промежуточный мозг и кору головного мозга. Однако в последние годы высказывается мнение, что не сами образования каудального отдела вызывают синхронизацию корковых биопотенциалов, а возникает перерыв восходящей активации в результате повреждения цепи циркуляции импульсов между корой, таламо-гипоталамическими и каудальными образованиями ствола головного мозга.

2) Другая гипногенная зона находится в области переднего гипоталамуса и прозрачной перегородки. Раздражение этих структур электрическим током любой частоты приводит к синхронизации электроэнцефалографических ритмов и наступлению сна. Животное проделывает все ритуалы, характерные для его естественного сна (облизывание, мышечное расслабление, зевота). Разрушение этого аппарата приводит к длительному бодрствованию и резким нарушениям восстановительных процессов.

3) Еще одно важное звено в системе синхронизирующих аппаратов — таламическая синхронизирующая система. Раздражение низкочастотным электрическим током определенных ядер таламуса приводит к синхронизации потенциалов мозга и сну. Некоторые исследователи считают его главной гипногенной структурой, так как сон, наступающий при его раздражении, длителен и неотличим от нормального, а также вызывается легче, чем при раздражении других структур.

4) При низкочастотном раздражении сон можно вызвать, воздействуя на другие структуры мозга и даже периферические нервы. (Высокочастотное раздражение, как правило, приводит к пробуждению и десинхронизации.) Все это свидетельствует о распространенности синхронизирующих и десинхронизирующих аппаратов в нервной системе. Несомненно, имеются сгущения, где они представлены более значительно. При разрушении этих скоплений и возникают эффекты противоположного характера — уменьшение или увеличение длительности сна.

Экспериментальные исследования также показали, что  в реализации медленного и быстрого сна принимают участие различные  формации мозга: медленный сон –  гипногенные зоны, быстрый сон – ретикулярная формация.

Большой вклад в выяснение природы  быстрого сна сделал французский  физиолог Мишель Жуве. Он показал, что быстрый сон исчезает при локальном разрушении ядер ретикулярной формации, расположенных в варолиевом мосту. Этот отдел мозга называется ромбэнцефалоном и отсюда еще одно название этой стадии сна — «ромбэнцефалический» сон.

 

 

Фаза  парадоксального сна развивается  при активации голубого пятна (средний  мозг). Нейроны голубого пятна выделяют норадреналин и оказывают разнонаправленное  влияние на многие структуры мозга. В развитии этой фазы принимают участие  также верхний отдел каудального  и среднего орального ретикулярных ядер моста мозга.

До сих  пор крайне трудно определить место  быстрого сна в системе сон  — бодрствование. По целому ряду показателей  эта фаза отражает более глубокий сон, в реализации которого принимают  участие древние аппараты мозга, что послужило основанием для  обозначения его как археосна. По другим показателям быстрый сон представлялся более поверхностным, чем медленный. Это привело к тому, что уже в настоящее время выделяют быстрый сон как особое третье состояние (бодрствование, медленный сон, быстрый сон).

 

ИНТЕГРАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СНО И БОДРСТОВАНИЯ

Существуют две системы, регулирующие сон и бодрствование. У систем имеются подсистемы, включающие различные формы сна в определенной последовательности. Все наводит на мысль о существовании в мозгу координирующего аппарата, который в определенное время регулирует включение отдельных систем в целом, а затем и их подсистем. В этом нас, убеждают наблюдения над больными людьми, когда все подсистемы работают, но резко нарушается закономерная последовательность их включения. Координирующий аппарат не находится в одном каком-либо отделе мозга. Речь идет о сложном комплексе с преимущественным расположением в передних отделах больших полушарии мозга, лимбической системе, гипоталамусе. Дальнейшие исследования позволят более четко и обоснованно представлять подобную точку зрения.