Главная страница

сон бодрствование. Основные механизмы регуляции цикла сон-бодрствование Центры восходящей активирующей системы


Скачать 6,51 Mb.
НазваниеОсновные механизмы регуляции цикла сон-бодрствование Центры восходящей активирующей системы
Анкорсон бодрствование.pdf
Дата22.11.2017
Размер6,51 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаson_bodrstvovanie.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипДокументы
#48734
Каталогid231866763

С этим файлом связано 22 файл(ов). Среди них: King_Henry_VII_and_the.pdf, Voyt_-_Proektirovanie_konstruktsy_samoletov.pdf, Osnovy_toxikologii.pdf, Klinicheskaya_genetika_Bochkov.pdf, Orlov_A_I_Prikladnaya_statistika_2004.pdf, BISL_05_-_Evolution_and_Genetics.pdf и ещё 12 файл(а).
Показать все связанные файлы


ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ЦИКЛА «СОН-
БОДРСТВОВАНИЕ»
Центры восходящей активирующей системы
В гипоталамусе и стволе головного мозга расположены скопления нейронов,
оказывающих восходящее активирующее влияние на кору больших полушарий. Их аксоны сильно разветвлены и формируют обширные дивергентные сети, которые образуют синапсы со всеми отделами коры и многими подкорковыми центрами. Эти нейроны объединяют в медиаторные системы – холинергическую, серотонинергическую, норадренергическую и
гистаминергическую. Нормальное функционирование указанных медиаторных систем необходимо для поддержания состояния активного бодрствования, способности концентрировать внимание и осознавать происходящее.
Холинергическая система включает в себя две группы ядер. Первая расположена в
понто-мезэнцефальной покрышечной области (pontomesencephalotegmental complex – PMTC),
в неё входят латеродорсальное покрышечное (laterodorsal tegmentum – LDT) и
педункулопонтинное (pedunculopontine nucleus – PPN) ядра. Вторая группа находится в
базальной области переднего мозга (basal forebrain – BF), она включает в себя септальное и базальное ядра (Рисунок 1). PMTC оказывает стимулирующее влияние на ядра таламуса и основание переднего мозга, а нейроны BF проецируются в гиппокамп и неокортекс.
Предполагается, что холинергические нейроны не только являются частью восходящей активирующей системы, но и задействованы в обучении и формировании памяти.
Рисунок 1. Холинергическая система
Норадренергическая система представлена голубым пятном (locus coeruleus – LC).
Это парное ядро, расположенное в дорсальном мосту. В голубом пятне насчитывается

12 000 нейронов, при этом каждый из них образует до 250 000 синаптических контактов.
Голубое пятно формирует эфферентные связи со всеми отделами неокортекса, с гиппокампом, гипоталамусом, таламусом, с корой мозжечка, а также со спинным мозгом

(Рисунок 2). Считается, что, влияя на кору больших полушарий, LC вызывает состояние настороженности. Импульсация голубого пятна повышается при действии нового,
неизвестного раздражителя или при ожидании какого-либо события.
Рисунок 2. Норадренергическая система
Серотонинергические нейроны в ЦНС практически полностью сосредоточены в
ядре шва (raphe nucleus – RN), которое находится в срединных частях продолговатого мозга и моста. Нейроны RN, как и голубого пятна, проецируются почти во все отделы ЦНС: в неокортекс, гиппокамп, гипоталамус, таламус, базальные ядра. Показано, что наряду с активацией коры серотонинергическая система облегчает совершение стереотипных,
автоматических движений, то есть направлена на поддержание текущей активности. При появлении новых раздражителей и возникновении ориентировочного рефлекса секреция серотонина уменьшается.
Следует отметить, что в большинстве отечественных учебников указано, что активация ядер шва вызывают медленноволновой сон. По-видимому, эти сведения основаны на данных статьи (Jouvet M. The role of monoamines and acetylcholine-containing neurons in the regulation of the sleep-waking cycle. Ergeb. Physiol. Biol. Chem. Exp. Pharmakol. 64:166-307,
1972) и являются устаревшими.
Нейроны гистаминергической системы находятся в туберомамиллярных ядрах
гипоталамуса (tuberomammilar nuclei – TMN), расположенных в основании переднего мозга ростральнее сосцевидных тел. Их аксоны образуют синаптические контакты с клетками коры больших полушарий, базальными областями переднего мозга, базальными ядрами,
таламусом, стволовыми структурами, а также другими ядрами гипоталамуса (Рисунок 4).
Гистаминергические нейроны туберомаммилярных ядер оказывают активирующее влияние на кору больших полушарий. Они действуют как непосредственно, так и косвенно,
стимулируя выделение ацетилхолина ядрами PMTC и BF.
Очевидно, поддержание состояния бодрствования и сознания обеспечивается не
какой-то одной из медиаторных систем, для нормальной активности коры необходимо совместное их функционирование.
Рисунок 3. Серотонинергическая система
Центры сна и бодрствования
В латеральном гипоталамусе (lateral hypothalamus – LH) имеются нейроны, в окончаниях которых выделяется пептидный медиатор орексин (гипокретин). Всего насчитывается 7000 орексинергических нейронов, однако они формируют обширно разветвлённые дивергентные сети. Орексинергические волокна оказывают возбуждающие влияния на большинство структур головного мозга, включая восходящие все активирующие системы (LC, TMN, RN, PMTC, BF). Орексинергические нейроны латерального гипоталамуса отвечают за поддержание состояния бодрствования, то есть область LH можно отнести к «центру бодрствования» (Рисунки 5, 6).
Следует отметить, что орексинергическая система стабилизирует механизм
переключения между центрами сна и бодрствования. При поражении LH развивается нарколепсия, это заболевание сопровождается приступами непреодолимой сонливости днём и, напротив, периодами бессоницы в ночное время, то есть переход от бодрствования ко сну осуществляется чаще, чем в норме.

Рисунок 4. Гистаминергическая система
В вентролатеральной преоптической (ventrolateral preoptic – VLPO) области находятся нейроны, в окончаниях которых выделяются тормозные медиаторы (γ- аминомасляная кислота (ГАМК) и галанин). Их отростки заканчиваются на нейронах холинергической, норадренергической, гистаминергической и серотонинергической систем,
а также на орексинергических нейронах латерального гипоталамуса. Повышение активности
VLPO вызывает угнетение центров восходящей активирующей системы, что приводит к развитию сна. В свою очередь, нейроны LC, TMN, и RN оказывают тормозное влияние на
VLPO (Рисунки 7, 8). Вентролатеральную преоптическую область можно назвать «центром
сна».
Таким образом, нейроны латерального гипоталамуса, ядер шва, голубого пятна,
туберомамиллярных ядер, понто-мезэнцефальной покрышечной области и базальной области переднего мозга находятся в реципрокных отношениях с вентролатеральной преоптической областью; другими словами, эти ядра оказывают взаимные тормозные влияния, они не могут быть активны одновременно. Переключение между ядрами восходящей активирующей системы и VLPO обеспечивает чередование бодрствования и сна.
Механизмы переключения между сном и бодрствованием
Структурой, регулирующей ритмические изменения процессов в организме (в том числе цикл «сон-бодрствование»), является супрахиазматическое ядро (suprachiasmatic nucleus – SCN) гипоталамуса. Для нейронов супрахиазматического ядра характерны спонтанные колебания активности с выраженным циркадианным (суточным) ритмом.
Однако в естественных условиях эндогенный циркадианный ритм активности клеток SCN
корректируется внешними факторами, в частности, условиями освещённости.
Супрахиазматическое ядро получает афферентный вход непосредственно от сетчатки по ретиногипоталамическому тракту и, в свою очередь, оказывает эфферентное влияние на
субпаравентрикулярную зону (subparaventricular zone – SPZ). Нейроны SPZ проецируются в
дорсомедиальное ядро (dorsomedial nucleus – DMN) гипоталамуса.
DMN образует синаптические контакты как с LH так и с VLPO, при этом влияния на латеральный гипоталамус носят возбуждающий (медиаторы глутамат и тиролиберин)
характер, а на вентролатеральную преоптическую область – тормозной (медиатор – ГАМК).
Днём, в условиях освещённости, супрахиазматическое ядро стимулируется, в результате активен латеральный гипоталамус (центр бодрствования); ночью, в темноте, SCN угнетено,
при этом растормаживается вентролатеральная преоптическая область (центр сна). Кроме того, в дневное время освещение сетчатки также тормозит выработку гормона мелатонина в эпифизе; ночью, в темноте его секреция, напротив, стимулируется. Мелатонин угнетает нейроны SCN, способствуя наступлению сна. Таким образом, в естественных условиях циклическая активность супрахиазматического ядра обеспечивает чередование сна и бодрствования в соответствии с циркадианным ритмом.
Рисунок 5. Активность структур ЦНС в состоянии бодрствования. LC – голубое пятно, NA – норадреналин, PPT – педункулопонтинное ядро, LDT –
латеродорсальное покрышечное ядро, Ach – ацетилхолин, Raphe – ядро шва, 5-HT –
серотонин, TMN – туберомамиллярные ядра, His – гистамин, BF – базальная область переднего мозга, GABA – γ-аминомасляная кислота (ГАМК), LH –
латеральный гипоталамус, ORX – орексин
По-видимому, кроме циркадианных ритмов на цикл сон-бодрствование влияет ряд других факторов. В частности, выделяют ряд гомеостатических механизмов регуляции.
Одним из примеров может служить накопление аденозина в мозговой ткани. При напряжённой умственной деятельности истощаются запасы гликогена в астроцитарной глии,
уменьшение количества гликогена приводит к повышению уровня аденозина во внеклеточной жидкости. Предполагается, что аденозин угнетает активность нейронов и,
накапливаясь в межклеточном пространстве базальных областей мозга, вызывает развитие сна. Во время сна активность нейронов снижается, запасы гликогена восстанавливаются, и количество аденозина уменьшается.

Рисунок 6. Схема взаимоотношений отделов ЦНС в состоянии бодрствования.
LC – голубое пятно, Raphe – ядро шва, TMN – туберомамиллярные ядра, ORX –
орексин, VLPO – вентролатеральная преоптическая область
Рисунок 7. Активность структур ЦНС в состоянии сна. LC – голубое пятно, NA –
норадреналин, PPT – педункулопонтинное ядро, LDT – латеродорсальное покрышечное ядро, Ach – ацетилхолин, Raphe – ядро шва, 5-HT – серотонин, TMN –
туберомамиллярные ядра, His – гистамин, GABA – γ-аминомасляная кислота (ГАМК),
LH – латеральный гипоталамус, ORX – орексин, VLPO – вентролатеральная преоптическая область, Gal – галанин
К гомеостатическим механизмам можно отнести также влияние цикл «сон-
бодрствование» афферентных сигналов, связанных с голодом и насыщением. Повышение уровня глюкозы, а также гормона лептина приводит к снижению секреции орексина нейронами LH, и соответственно, появлению сонливости. Напротив, снижение концентрации пищевых веществ и чувство голода приводит к усилению выделения орексина и стимуляции восходящих активирующих систем. Именно поэтому после еды часто наступает сонливость,
а на голодный желудок уснуть, наоборот, сложно.
На цикл «сон-бодрствование» влияет также эмоциональное состояние. При психоэмоциональном напряжении импульсация их миндалины стимулирует область LH, в связи с чем сильные эмоции сопровождаются бессоницей.
Рисунок 8. Схема взаимоотношений отделов ЦНС в состоянии сна. LC –
голубое пятно, Raphe – ядро шва, TMN – туберомамиллярные ядра, ORX – орексин,
VLPO – вентролатеральная преоптическая область
Понятие о быстром и медленном сне, механизмах их чередования
Сон не является однородным состоянием – выделяют периоды медленного
(ортодоксального, медленноволнового) сна, а также быстрого (парадоксального) сна.
Быстрый сон называют также REM-сном (rapid eye movements – быстрые движения глаз),
поскольку для этой стадии сна характерны быстрые движения глазных яблок. Медленный сон характеризуется высокоамплитудными низкочастотными колебаниями на электроэнцефалограмме (ЭЭГ), активность нейронов при этом снижается. Быстрый сон сопровождается высокочастотными низкоамплитудными волнами ЭЭГ, нейроны коры во время быстрого сна активны.
В стволе головного мозга имеются нейроны, которые отвечают за возникновение
(REM-ON) и прекращение (REM-OFF) парадоксального сна. Считается, что REM-OFF
нейроны расположены в вентролатеральном отделе серого околоводопроводного вещества
(ventrolateral periaqueductal gray matter – VLPG) среднего мозга, а REM-ON – в субдорсолатеральном ядре (sublaterodorsal nucleus – SLD) моста. Эти два центра находятся в реципрокных отношениях, и чередование их активности обеспечивает смену медленной фазы сна на быструю (Рисунок 9).
Когда человек засыпает, сначала наступает медленноволновой сон. Во время медленного сна активность моноаминоергических (серотонинергической,
гистаминергической, норадренергической) систем постепенно снижается, при этом REM-
OFF центр угнетается, а REM-ON – растормаживается. В связи с этим через некоторое время после засыпания медленный сон сменяется быстрым. Парадоксальный сон, также как
бодрствование, характеризуется высокой активностью холинергической системы, однако в отличие от бодрствования моноаминергические системы практически полностью выключены.
Рисунок 9. Переключение между быстрым и медленным сном. BF – базальная область переднего мозга, ORX – орексин, VLPO – вентролатеральная преоптическая область

перейти в каталог файлов
связь с админом