Интегративная деятельность мозга Циклы сон-бодрствование 1 Электроэнцефалография

Интегративная деятельность мозга. Циклы сон-бодрствование

1. Электроэнцефалография

ЭЭГ – метод регистрации электрической активности мозга, позволяющий судить о • его физиологической зрелости, • функциональном состоянии, • наличии локальных и очаговых поражений, • общемозговых расстройств и их характере. Метод диагностики нарушений мозга • в неврологии, психиатрии, нейрохирургии, реабилитологии, реанимационной практике. • регистрация ритмической электрической активности коры мозга (10 -32 электрода) • волны различной частоты и амплитуды

возбуждение расслабление дремота сон глубокий сон

• • В раннем возрасте доминируют дельта- и бета-ритм. ЭЭГ взрослого типа формируется после полового созревания. Частота волн ↓при ↓О 2 или ↑ С 02 в крови. Корреляция между формой ЭЭГ и тонусом больших полушарий – быстрая активность - бодрствующий мозг. – переход от альфа- к бета-активности при стимуляции мозга - десинхронизация. Применение в клинике – Если форма ЭЭГ противоречит функциональному состоянию человека (напр. дельта-волны у бодрствуюшего) - признак патологии. .

Альфа-ритм (α-ритм) • 8 - 13 Гц, ампл 30 -70 мк. В, • у 85 -95% здоровых взрослых, • выражен в затылочных отделах, • макс. в состоянии спокойного бодрствования, при закрытых глазах, • блокируется при повышении внимания или мыслительной активности, • спонтанные изменения амплитуды - «веретёна» , • роль в сканировании и квантовании поступающей информации, • у слепых людей с врождённой или многолетней слепотой отсутствует.

Бета-ритм (β-ритм) • 13 до 30 Гц, ампл. 5 -30 мк. В, • состояние активного бодрствования, • наиболее выражен в лобных областях, но – при различных видах интенсивной деятельности резко усиливается и распространяется на другие области мозга, – выраженность β-ритма возрастает • при предъявлении нового неожиданного стимула, • в ситуации внимания, • при умственном напряжении, • эмоциональном возбуждении.

Гамма-ритм (γ-ритм) • 30 – 120— 170 Гц, • амплитуда ниже 10 мк. В и обратно пропорциональна частоте, – если амплитуда гамма-ритма выше 15 мк. В - ЭЭГ патологическая. • наблюдается при решении задач, требующих максимального сосредоточенного внимания, • теории, связывающие этот ритм с работой сознания (Е. Н. Соколов), • пейсмекерные колебания – запускаются сигналом из активирующей ретикулярной формации, • в генерации гамма-ритмов важную роль могут играть парвальбумин-содержащие (Са-связывающий альбумин) ГАМК-ергические интернейроны

Дельта-ритм (δ-ритм) • высокоамплитудные (сотни мк. В) волны • 1 - 4 Гц • при глубоком естественном сне, при наркотическом сне, а также при коме, • при регистрации ЭЭГ от участков коры, граничащих с областью травматического очага или опухоли, • низкоамплитудные (20— 30 мк. В) колебания этого диапазона могут регистрироваться – в ЭЭГ покоя при некоторых формах стресса и длительной умственной работе.

Тета-ритм (θ-ритм) • 4 – 8 Гц, • ампл. 100 – 150 мк. В, • наиболее ярко тета-ритм выражен у детей (2— 8 лет), • доминирует во время фазы быстрого сна, полудремы, • способствует – глубокой релаксации головного мозга, – развитию интуиции, памяти, более глубокому и быстрому усвоению информации, – пробуждению индивидуального творчества и талантов,

Тета-ритм (θ-ритм) По мнению ряда исследователей (? ) • в этом диапазоне частот – усвоение больших объемов информации и перевод ее в долговременную память • усиливаются способности к обучению и ослабляется стресс, • мозг находится в состоянии повышенной восприимчивости, • мозг способен длительное время сохранять сосредоточенность, экстравертность, и не подвержен тревогам и невротическим проявлениям.

Сигма-ритм (σ-ритм, сонные веретёна, α-подобный ритм животных, барбитуровые веретёна) • основной и четко выраженный элемент ЭЭГ в состоянии естественного сна, • при некоторых нейрохирургических и фармакологических воздействиях, • впервые описан Лумисом (Loomis et al. , 1935) при исследовании ЭЭГ-стадий сна. • 12 – 16 Гц, • характерно: ↑амплитуды в начале вспышки сигма-ритма и её ↓в конце вспышки, • амплитуда различна (не менее 50 мк. В), • появляется в начальной стадии медленного сна (вслед за дремотой) • во время сна с дельта-волнами сигма-ритм возникает редко, • наблюдается при перехода к быстрому сну, но – полностью блокируется в развитой фазе быстрого сна.

• Вызванные Потенциалы головного мозга минимальные изменения в работе мозга - его реакция на внешние раздражители. • По характеру ответа – вывод о степени выраженности нарушений функций головного мозга, в частности функции активного внимания • ЭЭГ исследования Вызванных Потенциалов головного мозга (ВП)

ЭЭГ картирование головного мозга (maping - мэпинг) • это дополнительная компьютерная обработка ЭЭГ, • Отображается карта распределения различной по степени (от ми. до макс. ) выраженности того или иного вида биоэлектрической активности в коре головного мозга. • позволяет увидеть области мозга с функциональным дефицитом

ЭЭГ позволяет: • оценить общее функциональное состояние гол. мозга; • выявить нарушения в работе мозга; • определить очаговые повреждения и их природу; • определять характер и объём лечебных процедур; • уточнить показания к применению – дополнительных исследований (МРТ, УЗДГ), – лечебных воздействий и процедур, а также – хирургических вмешательств.

• ЭЭГ волны и медитация – когерентность (согласованность) ритмов в обоих полушариях мозга (преобладание альфа и тета ритмов) • Работы А. М. Вейна по волновой природе ЭЭГ и связь с эмоциональным состоянием человека

2. ЦИРКАДИАННЫЕ РИТМЫ СОНБОДРСТВОВАНИЕ

• Циркадианные ритмы - 24 часовые циклы биохимических, физиологических или поведенческих процессов • Наука, изучающая биоритмы (суточные, недельные, сезонные, годичные) - хронобиология. • Основной задатель ритма • солнечный свет, • температура • Ключевая структура мозга - • Супрахиазматическое ядро http: //www. sunhome. ru/books/b. son_tayny_i_paradoksy/3 / Вейн А. М / Сон: тайны и парадоксы

• Хронотипы – распределение уровней активности мозга и физиологических функций в различные интервалы суток (напр. , «совы – жаворонки» , колебания АД и т. п. ) • Десинхроноз – работа по сменам – перелет через часовые пояса – переутомление – заболевания и пр. • эксперименты в изолированных помещения – тенденция к 24, 8 часовому ритму (удлинение ощущения суток) • франц. спелеолог Мишель Сиффр последний 179 -й день пребывания в пещере оценил как 151 -е сутки – критерий – потребность в длительности ежедневного сна

жаворонки совы

Биологические часы у млекопитающих • Рецепторы сетчатки – • ганглиозные клетки – меланопсин – • супрахиазмическое ядро гипоталамуса – • эпифиз – мелатонин http: //pediatric. mifua. com/archive/issue 12604/article-12766/ archive/issue-12604/ article-12766/ – пик ночью и падение днем – Jet lag – десинхроноз при пересечении часовых поясов

Теории механизмов сна • концепция 3. Фрейда, сон –состояние углубления в мир внутренний, внешние раздражения блокируются, биологическая цель сна – отдых; • гуморальная концепция – накопление продуктов метаболизма во время бодрствования, индуцированик сна – пептид «дельта-сна» ; • теория информационного дефицита - ограничение сенсорного притока; • теория нервных центров сна - Гесс - стимуляция определенных зон гипоталамуса или ретикулярной формации может вызвать сон • И. П. Павлов и его последователи - разлитое торможение кортикальных и субкортикальных структур, угашение афферентной и эфферентной активности, отключение на период сна условных и безусловных рефлексов, а также развитие общей и частной релаксации;

Теории механизмов сна • современные физиологические исследования – высокая степень активности нейронов во время во всех отделах коры большого мозга, – сон - иная организация активности, отличающаяся от бодрствования, – полиграфические исследования во время ночного сна • ЭЭГ в лобных, затылочных и теменных долях • регистрация быстрых (БДГ) и медленных (МДГ) движений глаз • электромиограмма скелетной мускулатуры, • вегетативные показатели — деятельности сердца, пищеварительного тракта, дыхания, температуры и т. д. •

Симптомы расстройств сна • Повышенная дневная сонливость в течение дня. • Интенсивный, регулярный ночной храп, особенно в сочетании с повышенным АД, заболеваниями легких и СД. • Остановки дыхания во время сна. • Неудовлетворенность качеством сна: – – – «Мне требуется более 30 минут, чтобы заснуть» ; «Я часто просыпаюсь ночью» ; «Я очень рано просыпаюсь, мучаюсь и не могу заснуть» .

1. 2. • бодрствование – альфа-бета ритмы Сон Медленный сон (30 -45 min) – 1. Засыпание – альфа волны перемежаются тета (3 -7 Hz) 2. неглубокий сон с сонными веретенами (спайки 12 -14 Hz)- К-комплексы 3. Глубокий сон с дельта волнами (0, 5 -2 Hz) и редкими сонными веретенами 4. Глубокий сон – дельта сон • Быстрый (парадоксальный) сон каждые 90 минут – Десинхронизация ЭЭГ – Похожа на бодрствование

• В конце 30 -х гг XX в. англ. нейрофизиологи Лумис, Хабарт и Дэвис - классификация стадий сна (основана на ЭЭГ). • Парадоксальный сон - 1952 г. аспирант доктора Натаниэля Клейтмана, руководителя лаборатории сна в Чикагском университете, Юджин Азеринский изучал сон у младенцев

• стадия I — дремота, – полиморфная ЭЭГ, исчезновение альфа-ритма, – обычно непродолжительна (1— 7 мин), – иногда – медленные движения глазных яблок (МДГ); • стадия II – появлением на ЭЭГ сонных веретен (12— 18 в секунду), двухфазовые волны с ампл. около 200 мк. В на общем фоне активности ампл. 50— 75 мк. В, а также К-комплексов (вертекс-потенциал с последующим «сонным веретеном» ), – наиболее продолжительной из всех – около 50 % времени всего ночного сна. • стадии III и IV – наличием К-комплексов и ритмической активностью (5— 9 в секунду) и – появление медленных дельта-волн (0, 5— 4 в секунду) с амплитудой выше 75 мк. В, – продолжительность дельта-волн в этой стадии занимает от 20 до 50 % от всей III стадии. • стадия IV — стадия «быстрого» , или «парадоксального» , – десинхронизированная смешанная активность на ЭЭГ: • быстрые низкоамплитудные ритмы – бета-ритм) которые • могут чередоваться с низкоампл. медленными и с вспышками альфаритма, – БДГ при закрытых веках, очень низкий мышечный тонус

Бодрствование Легкий сон Быстрый сон Глубокий дельта-сон Смерть мозга

• Красные участки – различия медленного (слева) и быстрого сна (справа) • Во время быстрого сна – сновидения, преобразование информации в долговременную память – ПЭТ как у бодрствующего человека

• Медленный сон : быстрый сон = 4: 1 • у новорожденных 1: 1 • взрослые 1: 4 • старческий возраст – резкое уменьшение быстрого сна • Количество циклов за ночь – 4 -5 (длительность 90 -100 мин) – в последних циклах – удлинение быстрого сна • В основе циклов сон-бодрствование – активация РФ ствола мозга (РАФ) – возбуждение и быстрая активность ЭЭГ – сон –активный процесс • роль нейротрансмитетров: серотонин, НА, АХ.

Вегетативные сдвиги во время сна. • «медленный» сон – ↓ чсс, ЧД, возможна обструкция верхних дыхательных путей и появление храпа, – ↓ секреторная и моторная функции ЖКТр, – ↓ температура тела; • «быстрый» сон – ↑ЧСС, возможны аритмии, значительное изменение АД, – дыхание нерегулярное, нередко – длительное апноэ, – терморегуляция нарушена, – секреторная и моторная активность пищеварительного тракта практически отсутствует, – эрекция (с периода новорожденности)

Функциональное значение отдельных стадий сна • сон - активное состояние, фаза суточного биоритма, выполняющую адаптивную функцию, • восстановление объемов кратковременной памяти, эмоционального равновесия, нарушенной системы психологических защит, • во время дельта-сна – организация информации, поступившей в период бодрствования с учетом степени ее значимости, – восстановление физической и умственной работоспособности, что сопровождается мышечной релаксацией и приятными переживаниями; – синтез белков, в том числе в ЦНС, которые в дальнейшем используются во время «быстрого» сна. • депривация «быстрого» сна – ↓эмоциональный статус, стрессоустойчивость и психологическая защита,

Физиологическое значение сновидений • механизм образного мышления для решения проблем, • механизмом психологической защиты – примирения нерешенных конфликтов в бодрствовании, снятия напряжения и тревоги, – при решении конфликта – запоминание сновидений, – в противном случае сновидения вытесняются или возникают сновидения устрашающего характера – «снятся одни кошмары» . • различия сновидений у мужчин и женщин – в сновидениях мужчины более агрессивны.

Мелатонин • индукция дремоты, • используют для лечения нарушений цикла сон-бодрствование. Нейротрансмиттеры и их роль в циклах сон-бодрстование: • аденозин и ГАМК - способствуют сну; • АХ регулирует REM-сон; • НА, А, допамин и орексин – индуцируют бессонницу; • Индивидуальные уровни нейротрансмиттеров и чувствительность к ним. ЦНС – роль активирующей ретикулярной формации Два центра в стволе мозга 1) ядро шва - серотонин –медленный сон (нарушение - инсомния), 2) голубое пятно ретикулярной формации– НА – продукция быстрого сна (повреждение – исчезновение признаков быстрого сна)