Меню

Какой отдел мозга регулирует сон и бодрствование



Структуры, ответственные за состояние сна и бодрствования

В соответствии с современными данными состояния бодрствования и сна обеспечиваются функционированием сложно организованной системы, части которой представлены практически на всех уровнях головного мозга. Эта система объединяет преимущественно ряд ретикулярных образований мозгового ствола и промежуточного мозга и кору. Кроме того, в ее состав включают отдельные структуры лимбической системы, в том числе гипоталамус.

Ретикулярную формацию часто рассматривают как структуру, расположенную на пути всех входящих в головной мозг и выходящих из него каналов информационных систем (рис. 10.2). Наиболее постоянным источником афферентации для ретикулярной формации служат коллатерали аксонов сенсорных путей, проходящих в латеральных и вентральных частях мозгового ствола. По ним в ретикулярную формацию постоянно поступают сведения о текущей активности в этих системах. Дендриты ретикулярных нейронов, на которых оканчиваются аксонные коллатерали, направляются им навстречу, часто выходя за пределы ретикулярной формации (рис. 10.3).

Клиницистам давно известно, что точечные кровоизлияния (геморагии) в структуре мозгового ствола неизменно приводят к коме, своеобразному болезненному сну. Однако только лабораторные исследования на животных позволили создать полное представление о нейрофизиологии сна. Повреждения центральной части мозгового ствола, включающей ретикулярную формацию, вызывают у животных поведенческую и электроэнцефалографическую картину сна. В то же время разрушение латеральной части среднего мозга, в которой проходят специфические сенсорные пути к коре, не приводит к такому эффекту (рис. 10.4). На этом основании был сделан вывод, что для поддержания бодрствующего состояния необходима целостность ретикулярной формации мозгового ствола, которая оказывает активирующие влияния на кору больших полушарий. У спящего животного раздражение коры вызывает, в свою очередь, ЭЭГ-реакцию пробуждения. Из анатомических исследований известно, что области коры больших полушарий образуют многочисленные проекции на ретикулярную формацию мозгового ствола. Возможно, по этим путям происходит «включение» пробуждающей активации ретикулярной формации.

Неспецифические ядра таламуса — другая важная составляющая пробуждающей (arousal) системы, которая обеспечивает регулирование общей возбудимости нервных центров на всех уровнях от спинного мозга до коры больших полушарий, пробуждение и поддержание бодрствования. Активируясь из ретикулярной формации мозгового ствола, неспецифическая таламическая система в свою очередь влияет на возбудимость и электрическую активность коры больших полушарий.

Высокочастотная электрическая стимуляция этих ядер приводит, наряду с генерализованной десинхронизацией электрических потенциалов в коре, к усилению двигательной активности животного. Однако указанный эффект исчезает после прерывания путей, идущих из неспецифического таламуса к среднему мозгу. В связи с этим остается неясным, какую роль в активационной системе мозга играет неспецифический таламус: вносит ли он собственный вклад в модуляцию корковой и таламической активности или является лишь основной передаточной станцией на пути активирующих влияний ретикулярной формации. О самостоятельной роли неспецифических ядер таламуса в поддержании бодрствующего состояния может свидетельствовать наличие у них обширных связей с рядом мозговых структур. По-видимому, неспецифический таламус не только распределяет и передает получаемую им разномодальную информацию из многочисленных сенсорных путей в кору и другие структуры мозга, но и участвует также в регуляции возбудимости корковых и таламических нейронов.

В поддержании бодрствования наряду с ретикулярной формацией мозгового ствола и таламуса участвует лимбическая система, включающая ряд подкорковых образований, а также ряд областей коры, расположенных на базальной и медиальной поверхностях больших полушарий. Это удовлетворительно объясняет, например, диссоциацию между активным поведением животного и характерной для сна ЭЭГ после введения некоторых веществ (например, атропина), после разрушения в несколько приемов ретикулярной формации среднего мозга, а также появление периодов десинхронизации в электрокортикограмме длительно сохраняемых (до двух месяцев) препаратов мозга cerveau isole.

В головном мозге млекопитающих выделяют две системы активации: первая система отождествляется с ретикулярной формацией мозгового ствола, вторая — с лимбической системой. Предполагается, что активное состояние лимбической системы может сопровождаться разными функциональными состояниями ретикулярной формации мозгового ствола в зависимости от вида поведения или природы факторов, действующих на нервную систему. В ЭЭГ 9-ритм (4—6 кол/с) обычно рассматривают как специфический индикатор участия лимбической системы в системе пробуждения, а десинхронизацию — как свидетельство преобладания активности ретикулярной формации мозгового ствола. В настоящее время существует большое число экспериментальных данных, которые указывают, что эти две системы пробуждения могут в одних ситуациях выступать как синергисты, а в других как антагонисты.

Важную роль в механизмах бодрствования играет также гипоталамус, входящий в состав лимбической системы мозга и тесно связанный с ретикулярной формацией мозгового ствола. Повреждение заднего гипоталамуса вызывает у кошек сонливость, которая имеет большое сходство с подобным состоянием при повреждении ретикулярной формации мозгового ствола. Вклад гипоталамуса в активацию мозга определяется прежде всего тем, что в него поступает значительная часть афферентации из внутренней среды организма. Кроме того, гипоталамус принимает участие в создании всех биологических видов мотиваций (пищевой, половой и т.д.), которые являются мощными стимуляторами организма. Приведенные данные позволяют объяснить ряд хорошо известных каждому наблюдений. Например после плотного обеда человека тянет в сон. Это можно объяснить включением гипоталамуса, который имеет непосредственное отношение к пищевой мотивации (см. выше).

Бодрствующее состояние может поддерживаться в отсутствие коры больших полушарий. Например, у новорожденных, кора которых еще не начала функционировать, отмечаются короткие периоды бодрствования. Тем не менее участие коры больших полушарий и ее взаимодействие со стволовой ретикулярной формацией и другими образованиями системы активации головного мозга в реакции пробуждения, поддержании и контроле активного бодрствования весьма существенны. Указанная функция коры обнаруживается, например, при электрической стимуляции определенных ее областей в виде эффектов пробуждения спящего животного. В состоянии бодрствования кора осуществляет контроль над ретикулярной формацией, составляющей часть кортико-ретикулярной цепи обратной связи. Активация ретикулярной формации запускает корковые механизмы, которые в свою очередь регулируют ретикулярный тонус. Для фокусирования внимания у человека при осуществлении различных видов деятельности мозга также необходимо участие коры больших полушарий, особенно лобных долей.

Читайте также:  Как правильно отрегулировать скорости на велосипеде стелс

Источник

Нейроны сна и бодрствования

Сон, будучи автономным процессом, не всегда подчиняется нашей воле. Засыпание и пробуждение контролируются двумя биологическими процессами: сонным гомеостазом, более известным, как «давление сна» и циркадными ритмами, также известными, как биологические часы. Два этих процесса работают сообща для обеспечения хорошего и крепкого сна в течении ночи.

Cвязи между ГАМК-эргическими, орексиновыми и моноаминоэргическими нейронами

Вентролатеральное ядро преоптической области (VLPO) играет крайне важную роль в регуляции сна, в то время, как латеральная задняя часть гипоталамуса содержит нейроны, отвечающие за поддержание состояния бодрствования, включая орексиновые нейроны в латеральной области гипоталамуса (LHA) и гистаминэргические нейроны в бугорнососцевидном ядре (TMN). Однако, то, каким именно образом эти клеточные популяции связаны друг с другом до недавних пор оставалось не ясным.

«В нашем исследовании мы задались целью установить то, какие участники вовлечены в регуляцию пробуждения», — объясняет Юки Саито, со-руководитель исследования, проведённого в Университете Цукубы и опубликованного в The Journal of Neuroscience.

Авторы исследования сосредоточили внимание на нейронах гипоталамуса: гистидиндекарбоксилаза-положительных (HDC+) гистаминэргических нейронах в TMN и орексиновых нейронах в LHA. Группа использовала метод ретроградного транс-синаптического трассирования с применением рекомбинантного вируса бешенства, для анализа структуры и функций контуров гипоталамуса, которые соединяют друг с другом популяции нейронов, вовлечённых в регуляцию сна и пробуждения.

Исследователи выяснили, что эти нейроны иннервируются ГАМК-эргическими нейронами в преоптической области, включая нейроны VLPO. Затем группа описала ГАМК-эргические нейроны в VLPO, которые осуществляют прямой синаптический контакт с нейронами гипоталамуса, ответственными за пробуждение. Обе группы нейронов пересекаются друг с другом и обе, вероятно, ингибируются нейромедиаторами норадреналином и серотонином и показывают типичные электрофизиологические свойства нейронов в VLPO, ответственных за засыпание.

«Наши результаты напрямую доказывают наличие моносинаптической связанности между нейронами ГАМК-VLPO и пробуждающими нейронами гипоталамуса а также определяют воздействие моноаминов на эти нейрональные пути. — заявляет Такеши Сакурай. — Эта информация важна для более глубокого понимания механизмов, контролирующих сон и пробуждение и может помочь в составлении надёжных рекомендаций для спокойного сна».

Текст: Кирилл Щербаков

“Monoamines Inhibit GABAergic Neurons in Ventrolateral Preoptic Area That Make Direct Synaptic Connections to Hypothalamic Arousal Neurons” by Yuki C. Saito, Takashi Maejima, Mitsuhiro Nishitani, Emi Hasegawa, Yuchio Yanagawa, Michihiro Mieda and Takeshi Sakurai in Journal of Neuroscience.

Published July 11 2018.
doi:10.1523/JNEUROSCI.2835-17.2018

Источник

Какой отдел мозга регулирует сон и бодрствование

Курс будет использован в изменении фантастической книги автором этого сайта и уже явился источником научной информации на тех страницах, которые отмечены как отредактированые после начала 2020 года. Автор курса ни в чем не виноват — он об этом не знает.

ВНИМАНИЕ! НАСТОЯТЕЛЬНО НЕ СОВЕТУЮ тем, кто учится в этом проекте использовать мои работы просто копируя их и забрасывая в окно «Творческое задание». Система проверяет тексты на копипаст. Вы можете вылететь с курса за такое. Это просто ориентир. В каком направлении можно идти, как можно структурировать текст, насколько обязательны примеры, каковы были комментарии в смысле ошибок в работе.

УЧЕБА и НАУКА / Физиология ЦНС. Семинар 3

Курс Физиология Центральной нервной системы (ЦНС) в проекте Открытое образование (раздел курсы МГУ). Дубынин Вячеслав Альбертович.

страница создана 28.06.2018, отредактирована 29.06.2018)

Моя работа с семинара (оценка за нее была максимальная — 20 баллов(100%), общий проходной бал к экзамену по итогам семинаров и тестирования по лекциям — 93%, оценка на экзамене — 100%) .Экзамен — июнь 2018 года сертификат с отличием

Для семинара предлагается 20 тем на выбор. Я взяла вторую. Приходится укладываться в 1000 слов поэтому все максимально сжато. Внутренние иллюстрации я вставила только для этой страницы, при загрузке работы такая возможность есть только если вы всю работу сохраняете как файл pdf.

Я так не поступала, так как в проекте взаимное оценивание друг друга производят сами студенты, каждый оценивает 4-5 работ и у каждой работы 4-5 оценщиков, результат вычисляется как среднее арифметическое. С файлами pdf был прецендент, озвученный на внутреннем форуме курса (там на каждом курсе свой отдельный небольшой форум, можно задавать вопросы по материалу и по техническим и оценочным вопросам), что ссылку на работу оценивающий вообще не заметил (она мелкая и не яркая, ее реально почти не видно, тогда как текст, когда проверяешь работу сокурсника, высыпается почти на весь экран) работу по всем параметрам оценил как не существующую, то есть ноль баллов по всем пунктам, понятно что средняя оценка была значительно ниже. Там с этим разобрались конечно, баллы вернули обратно, но судя по текстам леди, с которой так поступили, была в ужасе.

Хотя на форуме там кураторы курса еще до начала семинаров сразу пишут, что если по оценкам есть возражения — сообщайте, разберемся, есть даже специальное окно для претензий. На форуме возмущения оценками было два или три, что для сотен сдававших (424 набрали требуемые 58% или больше и прошли на экзамен) вроде немного. Мне за второй семинар тоже снизили бал на основании того, что я якобы не привела список литературы, хотя он там был, я заленилась выяснять чего это за глюк, у меня и так проходной бал был чуть не вдвое больше нужного.

Читайте также:  Почему нормы морали и правовые нормы регулируют отношения не одинаково

Я как рецензент всем принципиально поставила максимальный бал по всем семинарам за все работы, я плохой судья и оценщик, у меня рука не поднимается незнакомым существам портить студенческую жизнь, типа кто я такая чтобы судить их, да и работы на мой взгляд были вполне достойные.

В общем картинка в самом внизу реальная с семинара (там можно загрузить один файл и текст), а остальные из презентаций, составленых самим Дубыниным, эти иллюстрации используются и во время самих лекций. Фоновая картинка этой страницы — это конечно просто фентези, чтобы веселее было все это читать.

_______________ Тема 2. — Центры сна и бодрствования. ____________________________________

ЦЕНТРЫ СНА И БОДРСТВОВАНИЯ

Эволюционно очень древние, постоянно конкурируют друг с другом, учитывают значительное число факторов (в основном сенсорных).
Главный центр бодрствования: ретикулярные ядра моста; здесь собирается часть информации от всех сенсорных систем. Затем происходит оценка общего уровня «сенсорного давления» на ЦНС (чем оно больше, тем мозг активнее). Аксоны расходятся по всей ЦНС, задают ей тонус. Если тихо и темно и агонисты ГАМК тормозят сенсорные потоки можно уснуть.

Главный центр сна: центральное серое вещество среднего мозга и ядра шва. Аксоны нейронов ядер шва также расходятся по всей ЦНС, снижают ее тонус, центры бодрствования в том числе. Торможение коры происходит за счет снижения активности Glu-нейронов таламуса, его аксоны идут в большие полушария.

Голубое пятно: вспомогательный центр бодрствования, получив сигнал Моста, тормозит область Четверохолмия за счет выделения NE. Стресс и опасность активируют мозг и не дают заснуть.
Супрахиазменные ядра переднего гипоталамуса получают информацию об общем уровне освещенности и настраиваются на суточный ритм. Биологический ритм в основном имеет причиной то, что часть нейронов активны днем, часть – ночью. Поддерживают суточный ритм медленные цепи внутриклеточных химических реакций.


Вспомогательный центр – ретикулярные ядра продолговатого мозга: реагируют на химический состав крови, обмен веществ, токсины, концентрацию инсулина и глюкозы; оказывают постоянное возбуждающее действие.
Центры сна и бодрствования конкурируют, возникают промежуточные состояния. В норме засыпание и просыпание постепенно, внезапное засыпание – нарколепсия.

СТАДИИ СНА и БОДРСТВОВАНИЯ
Выделяют на основе анализа ЭЭГ:
Бодрствование: альфа-ритм – 10-12 Гц, бета-ритм – 15-30 Гц.
Сон:1. Тета- ритм – 4-8 Гц. 2. Сонные веретена и К-комплексы. Стадии 3 и 4: все более медленный дельта-ритм – 1-3 Гц. REM-сон: «бодрствующая» ЭЭГ.

1-4 (не-REM-сон) – физиологический отдых мозга разной степени глубины. REM-сон (парадоксальный: «бодрствующая» ЭЭГ, но порог пробуждения выше) – стадия сновидений, обработка информации (в первую очередь накопленной за фазу предыдущего бодрствования). Около 20% времени сна, 4-5 раз за ночь примерно по 20 мин. Первые 3 года жизни – 30-50%.
Сны – связь с бессознательным, оптимизация информации и ее структуризация, продолжение ментальных и творческих процессов. Если лишать REM-сна, человек не высыпается, в следующее засыпание добирает его . Развитый REM-сон – только у млекопитающих.

ПРОДОЛГОВАТЫЙ МОЗГ И МОСТ
Содержат центры сна и бодрствования. Кроме этого выполняют ряд «жизненно важных» функций и содержат: дыхательный и сосудодвигательный центры; центры, обеспечивающие врожденное пищевое поведение; ряд двигательных центров, связанных с мозжечком; слуховые и вестибулярные ядра.
Центральная часть – ретикулярные ядра (ретикулярная формация). Окружена ядрами, связанными с V-XII черепными нервами и рядом других структур: голубое пятно и др.

СРЕДНИЙ МОЗГ.
Дно 4-го желудочка Центральное серое вещество: собирает большое число информационных потоков и через ядра шва влияет на уровень бодрствования.

ЭВОЛЮЦИЯ И ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ СНА
Фазы цикличности активной и пассивной жизнедеятельности в процессе эволюции возникали постепенно, есть циклы жизни даже у простейших, у растений они ярко выражены, в процессе развития животной клетки фазы покоя и активности появились у моллюсков, они есть у насекомых, практически настоящий сон зафиксирован у рыб.
История исследований сна очень длинна, я приведу только некоторые ее фрагменты. Одними из первых исследований сна животных были проведены в конце XIX века М.М. Манасеиной на собаках. Есть работы француза 1913 Х. Пьерона. В его монографии «Проблемы физиологии сна» много фактов формы покоя у рыб. Феликс Струмвассер (США), изучил поведение гигантской морской улитки – аплизии. Этот молюск проводит день в поисках пищи, а вечером замирает до утра.
Ученые Санкт-Петербурга (тогда Ленинграда) исследовали линя: регистрировались биотоки мозговых структур, мышц и глаз, частота дыхания и сердечные сокращения. Обнаружены три формы: двигательная активность, полный отдых, промежуточное состояние. Стадии сна отсутствуют.

В 2001 году проходила конференция «Сон – окно в мир бодрствования» (ИВНДН, РАН). Ковальзон В.М. (ДБН, ИПЭЭ им. А.Н.Северцова, РАН) в докладе «Происхождение сна» сообщал (цитата, сокращено): Как известно, логика живого – это его эволюция. Основная трудность исследований заключается в монотонном характере состояния покоя у беспозвоночных и пойкилотермных позвоночных, что не позволяет провести у них гомологию с медленным и парадоксальным сном гомойотермных. По всей совокупности морфологических и функциональных показателей парадоксальный сон является архаичным состоянием. Он запускается из наиболее эволюционно древних, каудально расположенных структур. Парадоксальный сон доминирует в раннем онтогенезе.
Исследования автора поддержаны грантом РФФИ №01-04-49496.

В 2012 году вышла книга Ковальзона «Основы сомпологии». Описана феноменология и дефиниция сна, системные механизмы бодрствования, биологические часы, есть глава, посвященная мелатонину, взаимодействие циркадианных и гомеостатических механизмов, нейрофизиология и т.д.. В главе Эволюция сна он сообщает, что (цитата, сокращено) основные признаки медленного и быстрого сна, описанные у человека, отмечаются у всех теплокровных животных — млекопитающих и птиц. Существенного усложнения проявлений медленного и особенно быстрого сна в ряду млекопитающих не обнаруживается.

Читайте также:  Регулировка установка шкворней на уаз

В 2013 году Журнал Высшей нервной деятельности, 2013, том 63, № 1 напечатал статью «Особенности сна китообразных» О. И. Лямина и Л. М. Мухаметова В ней приводятся результаты исследований многих лет. В ходе эволюции китообразные научились спать в среде, которая для них экстремальна. Исследования привели к открытию однополушарного медленноволнового сна. Парадоксальный сон в той форме, в какой он существует у всех наземных млекопитающих, у китообразных отсутствует. Перечисленные особенности сна китообразных позволяют: 1) непрерывно контролировать окружающее пространство. 2) регулярно всплывать к поверхности воды для дыхания, 3) осуществлять эффективную терморегуляцию.

ПРИМЕРЫ ИЗ ЛИЧНОГО ОПЫТА

У меня есть замечания по первым семинарам, что я не привожу примеров, в частности из своего опыта. ПРИВОЖУ. Иногда я практикую управляемые сны, не очень часто, то есть я во сне осознаю, что это сон, решаю, что будет дальше, часто это полет, от низкого, между деревьев, до самых высоких слоев атмосферы. Чувство полета очень знакомо как безусловный рефлекс типа голода и желания сна, осуществление полета вызывает чувство удовлетворения типа насыщения, возможно, задействуются древние отделы мозга. После пробуждения помню все ярко и детально, в том числе эмоциональный спектр. Важный контекст: мне 49 лет, 30 из них я занимаюсь медитацией, 24 последних по собственной методике (состояние на грани сна и бодрствования), больше 25 лет без алкоголя, не увлекалась им до этого, вегетарианка 24 года, около 20 лет не использую лекарств. Обычно легко засыпаю, легко просыпаюсь, вижу много снов, сплю 7-8 часов. Очень широкий спектр эмоций по сравнению с моим возрастом 20 и 30 лет. Прочла порядка 8 тысяч книг в свободное от коммерции время. Информацию в своих текстах для семинаров сокращаю, отжимаю воду в каждой фразе, иногда чрезмерно.
Литература. Лекции В. А Дубынина. Остальные источники указаны в тексте.

Тескт семинарской работы закончен, 1000 знаков не позволяют особенно вдаваться в подробности, но так как формат этой страницы позволяет, то вот ссылка к фразе В 2012 году вышла книга Ковальзона «Основы сомпологии». Книга лежит в открытом доступе, но на некотороых сайтах и продается, не совсем ясно могу ли я ее здесь размещать, если есть претензии их можно направить мне

И еще в качестве дополнительного материала по теме — Журнал Природа №3 за 2014 год , статья о сомнологии. раздел История науки. Как возникла наука о сне. Авторы И.М.Завалко, В.М.Ковальзон

И кто такой Ковальзон из этой же статьи:

Владимир Матвеевич Ковальзон, доктор биологических наук, нейрофизиолог, специалист по экспериментальному изучению сна, главный научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А.Н.Северцова РАН, председатель секции сомнологов физиологического общества им. И.П.Павлова. Занимается общей и экспериментальной сомнологией.

Из другого источника: Там же есть его видеолекция в рамках научной передачи. Современные представления о природе и функциях сна. Он пытается сконцентрировать и изложить за 25 минут материал который он вообще-то для специалистов читает в лекциях 32 часа, о чем и сокрушается в начале. Дубынин даже так подробно как в этой передаче сон не рассматривает, так как перед ним стоит нехилая задача за 12 лекций описать всю физиологию ЦНС и для сна остается минут 15 не такого концентрированного текста, иначе слушатели с концу курса или сбегут или сойдут с ума -там и так материал довольно насыщеный. Но так как Дубынин очень приятная и жизнерадостная и спокойная личность с хорошим чувством юмора в таком одностороннем общении с экрана, то его можно долго выносить без дискомфорта. Как выясняется в течение курса это очень важный параметр преподавателя.

Сам Ковальзон описан на этом ресурсе так:

Доктор биологических наук, главный научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской Академии наук, руководитель секции сомнологии Физиологического общества им. И.П. Павлова РАН.

С 1967 г. занимается экспериментальными исследованиями физиологии сна в системе учреждений АН СССР/РАН.

Работал в лабораториях академика А.М. Вейна, академика В.В. Парина, Медицинского университета г. Сегед (Венгрия) и М. Жуве в Лионе (Франция). Является автором оригинальных исследований температуры мозга в цикле бодрствование-сон; действия депривации быстрого сна; взаимоотношения стресса и сна; роли «пептида, индуцирующего дельта сон» в регуляции сна; нарушения цикла бодрствование-сон в экспериментальных моделях ишемического инсульта и эпилепсии, депрессии и болезни Паркинсона, проводившихся на дельфинах, крысах и мышах.

В 2011 г. вышла его монография «Основы сомнологии», в которой рассматриваются вопросы, связанные с регуляцией цикла бодрствование-сон. Перу В.М. Ковальзона принадлежит более 150 статей в рецензируемых журналах и глав в монографиях, множество научно-популярных очерков и переводы книг известных ученых А. Борбели, М. Жуве о природе сна и истории сомнологии.

Ну и напоследок -для тех у кого маленький экран и кто фоновую картинку не видит, к науке она не имеет отношения, но я очень люблю такие сны — сказочные , цветные и яркие.

Или вот как-то так, примерно с такой атмосферой.

Конечно так бывает редко, но сны хороши тем, что разнообразие их невероятно широкого спектра.

Источник