Ритмы мозга 1. 2. 3. 4. 5. 6. Ритмы в природе их значение. Циркадные ритмы, ультрадианные ритмы. Эволюция сна. Теории сна. Поведение в микро интервалах времени. Ритмы и психика. Литература А. С. Батуев Высшая нервная деятельность: учеб. Для вузов по спец. «Биология» , «Психология» , «Философия» . -М. : Высш. шк. , 1991. 256 с. В. А. Доскин, Н. А. Лаврентьев Римы жизни. –М. : Медицина, 1991. – 176 с.
Ритмы в природе их значение • Ритмы - свойство живой материи. Ритмы свойственны самым простейшим формам жизни. Золотистые водоросли организмы без мозга (живущие на побережье океана) имеют четкие ритмы, согласованные с лунными приливами и отливами. • Когда наблюдается прилив, они забираются в песок на глубину, чтобы в период отлива их не унесло в море. • В период отлива они выбираются на поверхность для получения солнечной энергии. • Золотистые водоросли, перенесенные в аквариум, далеко от побережья и постоянно освещенные не поменяли своих навыков. По их погружениям в песок и подъему на поверхность можно определить отлив или прилив на побережье.
Организм человека и биоритмы • У человека биоритмы организованы мозгом. • Отсутствие ритма в физиологической системе организма человека не совместимы с жизнью. • Нарушение процесса ритмичности получило название десинхронизации. • Высокая суточная ритмичность выявлена для медиаторов мозга. • Концентрация норадреналина, ацетилхолина меняется в разы, серотонина на 50 % в процессе суточной ритмики.
Ритмы в природе их значение • Процессы жизнедеятельности организма подчиняются социальным датчикам и внешним датчикам времени. • Наиболее значимым внешним датчиком времени является вращение Земли вокруг собственной оси, что и определяет смену дня и ночи, т. е. суточный ритм. • Применительно к животному организму суточный ритм характеризуется закономерной сменой интенсивности физиологических обменных процессов и поведения в целом.
Ритмы в природе их значение • Из внешних факторов, которые формируют циркадную ритмику, на первое место ставят уровень освещенности влияющее более всего на деятельность нервных центров, и регулирующее состояние гормональной сферы и обмена веществ в организме человека. • Слуховые, температурные и др. воздействия ставят на второй план.
Ритмы в природе их значение • Большинство млекопитающих не рождаются с готовым суточным ритмом, а вырабатывают, собственный внутренний ритм. • Чем быстрее животное сформирует свой внутренний ритм, тем оно имеет больше шансов в борьбе за существование.
Ритмы в природе их значение • К социальным датчикам можно отнести организованное поведение в микро и макро интервалах времени (длительность рабочей смены, кратность питания, кратность спортивных занятий и др. ) • Внутренние циркадные ритмы, как правило, очень устойчивы и поддерживаются без непосредственного периодического влияния на организм факторов внешней среды.
Типы ритмов. Циркадные ритмы. • У золотистых водорослей сутки составили 24, 8 часа. Ритмы с подобным периодом называют циркадными, circa - около; dies - день, (околосуточные). • Ритмы с периодом более суток называют инфрадианными. • Ритмы с периодом менее суток ультрадианными. • У человека насчитывают более 100 проявлений циркадной ритмичности в организации жизненных функций. • Большинство природных ритмов скоординированы у человека с циклом сон -бодрствование: температура тела, выделение мочи, активность эндокринных желез, пищевое и половое поведение.
Нервные структуры ответственные за сон • Нейроны ответственные за сон найдены в ретикулярной формации, ядрах шва, голубом пятне. • Считают, что ядра шва выделяющие серотонин вызывают сон. • Ретикулярная формация обеспечивает процесс просыпания через норадреналин. • Недостаток серотонина побуждает животных бодрствовать. • При повреждении голубого пятна (норадреналин) возникает боле длительный сон. • Повреждение волокон от голубого пятна к ядрам шва приводит к сокращению сна.
Нервные структуры ответственные за сон • Супрахиазменные ядра ответственны за распределение сна в течение суток. • Эти ядра не влияют на продолжительность сна. • Разрушение супрахиазменных ядер приводит к беспорядочному сну в течение суток. • Людям необходимо от 5 часов до 10 -12 часов сна в сутки. • Считается , что длительность сна имеет генетическую основу.
Сон-бодрствование • Люди, добровольно согласившиеся на изоляцию, от внешних сигналов обыденной жизни, приходят к ритму суток с периодом в 24, 8 часа. • Ритмичность суточных циклов существенно связана с ритмом температуры тела. Если засыпание совпадает со снижением температуры тела, то сон немного укорачивается. Если засыпание совпадает с повышенной температурой тела, то сон может продолжаться до 14 часов. • Люди с устойчивым ритмом цикла «сон – бодрствование» засыпают в период понижения температуры тела и просыпаются утром в период повышения температуры тела.
Сон-бодрствование • Для быстрой синхронизации и стабилизации ритма сон бодрствование нужно скорее организовать воздействие сигналов ритмических часов на организм в новых условиях суточного ритма. • Люди, работающие вахтовым методом для сохранения работоспособности, приезде на новое место работы, должны сразу включатся в работу в том режиме, в котором им предстоит жить работать. • Выделяют три типа людей по способности перестраивать свои суточные ритмы работоспособности при переезде на новое место: • 1 тип - легко перестраиваются; • 2 тип - перестраиваются с задержкой; • 3 тип - совсем не перестраиваются.
Ультрадианные ритмы • Среди ультрадианных ритмов жизнедеятельности наиболее известный ритм с периодом в 90 минут. • Этот ритм находят в электрической активности мозга человека. • Внимание и познавательная деятельность человека чередуется ритмом в 90 минут. Этим определяется во всем мире структура построения учебных занятий в образовательных учреждениях. • В пищеварительной системе выделен ритм функциональной активности с периодом в 90 минут. Этот 90 - минутный ритм хорошо обозначен в период длительного отсутствия приема пищи - голодный период.
Ультрадианные ритмы • Сон имеет ритм с периодом в 90 минут. • Фазы сна: • 1 -фаза - Бодрое состояние альфа ритм 8 -12 Гц. • 2 -фаза - Дремотное состояние тета-волны 3 -7 Гц. • 3 -фаза - Дремотное состояние появление сонных веретен, частот с ритмом 12 -14 Гц. • 4 -фаза Дельта волны с частотой 0, 5 - 2 Гц. (Глубокий сон) • 5 -фаза Быстрый сон. Повторяется 3 -4 раза за весь период сна. К концу ночи быстрый сон как фаза увеличивается по продолжительности. • За весь сон набирается 90 мин. парадоксального сна.
Сон • Человек проснувшийся в фазу быстрого сна легче может вспомнить виденный сон. Постоянное лишение человека фазы быстрого сна приводит его к невротическому состоянию. • Чем более высоко организованное животное, тем явственнее наличие фазы быстрого сна у него. • Сон животных бывает двух типов: 1) монофазный — с однократным чередованием дневного или ночного сна и периода бодрствования; 2) полифазный — с частыми сменами периодов сна и бодрствования в ночные и дневные часы. • Сон —это адаптация, проявляющаяся в подавлении активности в период наименьшей доступности пищи, угрозы резких колебаний внешних условий и максимальной опасности (у животных) со стороны хищников.
В эволюции позвоночных выделяют три этапа в формировании цикла «бодрствование-сон» . • 1 -этап — у рыб и амфибий обнаружены формы покоя как первичные адаптации к дневной и ночной освещенности. Дневную и ночную формы покоя у этих животных рассматривают как сон подобные состояния, или первичный сон. Эти формы покоя у рыб и амфибий выполняют, вероятно, функцию защиты и пассивного отдыха. • 2 - этап связан с заменой первичной формы сна качественно новой формой покоя, именуемой промежуточным сном. Этот этап характерен для рептилий и рептиле - подобных млекопитающих, медленно волновый сон которых лишен еще парадоксальной стадии. • 3 - этап состоит в усложнении структуры сна у птиц и млекопитающих. Возникновение гомойотермности, значительное развитие головного мозга создали предпосылки для очередного приобретения в виде появления двустадийного сна: медленного и парадоксального.
Теории сна • Природа сна как наиболее загадочного состояния организма интересовала ученых с древних времен. Наиболее распространены гуморальные теории сна. • В 1965 г. Ж. Монье использовал препарат с перекрестным кровообращением у двух кроликов, т. е. кровь от мозга одного кролика попадала в туловище другого и наоборот. Если у одного из кроликов раздражали участки мозга, вызывающие сон, то второй кролик тоже засыпал. Это можно было бы объяснить переносом каких-то «веществ сна» . • Действительно, во время сна в мозгу обнаружено избыточное накопление ряда биологически активных веществ — ацетилхолина, гамма-аминомасляной кислоты, серотонина. • Однако гуморальной теории сна противоречат наблюдения над сросшимися близнецами, обладающими общим кровообращением, но с раздельной центральной нервной системой. Сон у близнецов наступал не одновременно, одна голова спит, а другая бодрствует.
Нервные теории сна • Один путь исследований — это изучение так называемого центра сна, существование которого в ядрах гипоталамуса у животных утверждал швейцарский физиолог В. Гесс (1933). • У больных с пораженным гипоталамусом также отмечалась повышенная сонливость: у раненого солдата осколок снаряда находился на уровне гипоталамуса, а попытка извлечь осколок пинцетом вызывала глубокий мгновенный сон. • Сегодня установлена корково-подкорковоя локализация структур управления сном. • П. К. Анохин (1945) считал, что лобные доли коры мозга, заторможенные во сне, высвобождают от своего непрерывного тормозного контроля гипоталамические структуры. Последние, активные в течение сна, блокируют прохождение импульсов через таламус, вызывая своеобразную функциональную деафферентацию коры больших полушарий
Теории сна • Все большее внимание начинает привлекать так называемая информационная теория сна (Н. Винер). Согласно этой теории, в течение дня мозг накапливает огромную информацию, усвоение которой затруднено, а часть ее не имеет отношения к долговременным задачам. Если кратковременная память заполняется днем, то ночью часть содержащейся в ней информации переписывается в долговременную память. • М. Жуве (1967) развивает гипотезу о моноаминергической регуляции стадий сна. По его представлениям медленно волновой сон регулируется серотонинергической системой ядер шва в продолговатом мозге, ибо им установлена прямая зависимость сна от функциональной активности этих мозговых образований и общего уровня серотонина и его обмена. • Катехоламинергические нейроны голубого пятна и ретикулярной формации среднего мозга выступают как антагонистическая система, ответственная за возникновение быстрого сна и состояния бодрствования. Биологическое значение быстрого сна продолжает оставаться неразрешенной проблемой.
Поведение в микроинтервалах времени • Поведение в микро интервалах времени имеет механизмы, ответственные за формирование «чувства времени» , автоматизированного поведения и других форм адаптации. • Следы нервных процессов могут выступать в качестве самостоятельного сигнального фактора, отчетливо было продемонстрировано в опытах с условными рефлексами на «чистое время» . • Например, крыса обучается избегать электрического удара через контакты в полу камеры путем перехода через дверь в аналогичную соседнюю камеру. Но в этой соседней камере спустя 2 мин через такой же электропол подается ток, заставляющий животное вернуться обратно. • Такие «челночные» движения животное первое время обучается производить через 2 мин, а спустя некоторое число сочетаний крыса переходит в «безопасную» камеру, не ожидая действия тока, а за 5— 10 секунд до его включения.
Поведение в макроинтервалах времени • Организация поведения в макроинтервалах времени подчиняется, прежде всего, суточным (циркадным) ритмам, которым соответствует цикл бодрствование—сон, а также сезонным ритмам, которые определяют зимнюю или летнюю спячки, миграционную активность, репродуктивную, деятельность. Эти формы поведения контролируются структурами гипоталамуса.
Ритмы и психика • Показана связь такого состояния как ДЕПРЕССИЯ с нарушением жизненных ритмов. • Изучение сна у людей подверженных депрессии показало наличие у них диспропорции между фазами сна. • Депрессию можно корректировать через лишение сна. • Одна из гипотез возникновения депрессии нарушение обмена адреналина в мозге. Адреналин считают главным фактором регуляции фазы быстрого сна. • Такую форму поведения как бессонница исправляют с помощью нормализации ритма сон бодрствование.