Суточный цикл сон / бодрствование

В связи с этим физиологами и хронобиологами были сделаны интересные открытия – выявлены определенные структуры физического тела, имеющие непосредственное отношение к некоторым суточным биоритмоводителям, одни из которых управляют одним биоритмом, а другие – несколькими биоритмами одновременно.

Наиболее важным в жизни человека считают СУТОЧНЫЙ ЦИКЛ СОН / БОДРСТВОВАНИЕ, поэтому неудивительно, что многие функциональные изменения физического тела, обычно возникающие при наступлении сна, считали с ним причинно связанными. Так, медикам хорошо известно, что с наступлением ночи во время сна у человека значительно снижается температура тела и, как следствие, потребность в пище. Скорость метаболизма (основной показатель расходуемой физическим телом энергии) снижается до трех четвертей от дневного значения. При этом ускоряется деление клеток, синтез белков, секреция половых гормонов в период половозрелости и многие другие процессы роста. А до того как человек проснется, начинают повышаться температура тела и кровяное давление, выделяются гормоны бодрствования, необходимые для активной деятельности: кортизол и адреналин. Достигают своего пика координация, способность сосредоточиваться, быстро передвигаться, аппетит и т. д. А ближе к привычным часам отдыха (ночного сна), эти показатели вновь возвращаются к своим минимальным значениям.

Однако физиологами убедительно доказано, что периодичность вегетативных ритмов может не изменяться у людей, работающих в разные смены, так как у них не отмечаются фазовые сдвиги суточных колебаний температуры тела и других показателей даже при длительной ночной работе, хотя кривые этих ритмов могут искажаться. По мнению физиологов, это объясняется тем, что социальные взаимоотношения и знание времени суток служат более эффективными времязадателями фазы этих суточных ритмов, чем ритм работы и связанный с ним цикл сон/бодрствование. В результате возникает физиологический конфликт, приводящий, в частности, к снижению работоспособности после полуночи, несмотря на неизменные требования к производительности. Поэтому в ночную смену учащаются ошибки работников и несчастные случаи (Р. Шмидт, Г. Теве, 1996 г.).

Какие же структуры физического тела отвечают за суточные ритмы?

В связи с этим, например, Л. Лэмберг (1998 г.) пишет: «В 1960‑х годах, пытаясь найти центр, контролирующий суточные ритмы, Рихтер последовательно удалял у крыс тончайшие срезы с различных тканей мозга. Потерю большинства суточных ритмов вызывало потерю гипоталамуса – крошечного, не больше горошины, участка мозга. Этот орган управляет работой вегетативной нервной системы, а именно частотой дыхания и сердцебиения в экстремальных ситуациях, температурой тела, аппетитом, выделением гормонов и функциями воспроизводства. Крысы с поврежденным гипоталамусом спали, просыпались, питались и двигались на первый взгляд совершенно нормально, но в их действиях отсутствовала периодичность. То же самое происходит с людьми, чей гипоталамус поврежден опухолью: их сон становится беспорядочным, регулярный режим невыполнимым.

В 1972 году две независимо работающие группы ученых: Роберт Мур и Виктор Эйшлер из университета Чикаго и Фридрих Стефан и Ирвинг Зукер из Калифорнийского университета в Беркли, приняв гипотезу о влиянии света на установку ритмов, при помощи рентгенографии сумели проследить трансформацию света от глаз до гипоталамуса и обнаружили, что контрольная область – это надзрительное ядро гипоталамуса (НЯГ), расположенное над перекрестом зрительных нервов – главном соединении нервов обоих глаз. Учитывая, что мозг состоит из почти десяти миллиардов клеток, восемь тысяч нервных клеток, составляющих НЯГ, это – капля в море – небольшой изогнутый островок около полутора миллиметров. Исследователи провели множество опытов, подтвердивших, что НЯГ – ГЛАВНЫЙ ХРОНОМЕТР организма. Удаление НЯГ приводит к исчезновению большинства физиологических и поведенческих ритмов. (Ритмы, контролируемые другими органами, остаются. Например, кора надпочечников продолжает в обычном ритме выделять кортизол – гормон, участвующий в метаболизме и реакции на физические нагрузки. Пока не удалось обнаружить связи между хронометрами НЯГ и коры надпочечников.) Выяснилось также, что НЯГ, удаленное из организма и помещенное в питательную среду, продолжает функционировать с циркадным ритмом и, как показал Мартин Ральф из университета Вирджинии, при трансплантации родственным видам (предварительно лишенным собственного НЯГ), подчиняет этому ритму новый организм. Так, НЯГ, пересаженное от донора с 20‑часовым суточным циклом, заставило реципиента, обладавшего до удаления НЯГ 24‑часовым циклом, жить по ритму донора.

Свет, пропускаемый зрачком, помогает НЯГ отсчитывать такт и вовремя запускать тот или иной ритм тела».

Однако физиологи имеют несколько отличную точку зрения. В связи с этим Р. Шмидт и Г. Теве (1996 г.) пишут: «Ритмоводители, отвечающие за циркадные колебания, находятся в Центральной нервной системе. В настоящее время двумя основными зонами их локализации считают супрахиазмаль‑ное ядро (СХЯ) вентрального гипоталамуса и одну из областей вентрального ядра гипоталамуса (ВМГ). По‑видимому, СХЯ (т. е. НЯГ) контролирует, в основном, ритм активности цикла сон/бодрствование, а ВМГ – температурный и пищевой циклы (включая колебания уровней глюкозы и кортикостероидов в крови). СХЯ получает многочисленные сигналы от зрительной системы и синхронизировано с ВМГ тесными взаимными связями. При этом они не могут исключить наличие центра бодрствования и сна и в ретикулярной формации, являющейся структурным образованием Центральной нервной системы. В связи с этим авторы руководства по физиологии человека Р. Шмидт и Г. Теве (1996 г.) писали так: «В ретикулярной формации ствола мозга находится множество диффузно расположенных нейронов, аксоны которых идут почти ко всем областям головного мозга, за исключением неокортекса (новой коры головного мозга). Ее роль в цикле сон/бодрствование была исследована в конце 1940‑х годов Моруцци и Мэгуном. Они обнаружили, что высокочастотное электрическое раздражение этой структуры у спящих кошек приводит к их мгновенному пробуждению. И напротив, повреждения ретикулярной формации вызывают постоянный сон, напоминающий кому; перерезка же только сенсорных трактов, проходящих через ствол мозга, такого эффекта не дает. Эти данные заставили по‑новому взглянуть на результаты опытов Бремера. (В конце 1930‑х годов Ф. Бремер обнаружил, что электроэнцефалограмма кошки с перерезкой, отделяющей спинной мозг от головного, после восстановления от операциионного шока демонстрирует циклические изменения с чередованием синхронизированной картины, характерной для сна, и десинхронизированной, типичной для бодрствования.) Ретикулярную формацию стали рассматривать как отдел, единственная функция которого – поддерживать необходимый для бодрствования уровень активности мозга за счет восходящей активирующей импульсации (отсюда термин восходящая активирующая ретикулярная система, ВАРС). При перерезке, отделяющей спинной мозг от головного, ВАРС сохраняется, а в изолированном переднем мозге нарушена. Следовательно, бодрствование – результат работы ВАРС, а сон возникает, когда ее активность либо пассивно, либо под влиянием внешних факторов снижается.

Восходящие пути ВАРС получили название неспецифических проекций (в отличие от классических специфических сенсорных проекций). Как полагают, переход от сна к бодрствованию и обратно обусловлен значительными колебаниями уровня восходящей активации ретикулярного происхождения. В свою очередь эта изменчивость зависит, во‑первых, от количества сенсорных импульсов, поступающих в ретикулярную формацию по коллатералям специфических путей, проходящих в стволе мозга (в этом ретикулярная теория смыкается с теорией деафферентации), а во‑вторых, от активности нисходящих волокон от коры и подкорковых структур, что подразумевает двусторонние связи между передним мозгом и стволовыми отделами. Наибольшие колебания импульсации ВАРС во время бодрствования, согласно изложенной точке зрения, вызывают некоторые изменения общего поведения (например, внимательности).

Однако представления о ретикулярной формации как о главном возбуждающем центре противоречат некоторым экспериментальным фактам. Во‑первых, ее электрическая стимуляция может в зависимости от местоположения электрода, частоты раздражения и исходного состояния животного приводить как к засыпанию, так и к пробуждению. Следовательно, необходимо предположить наличие в ретикулярной формации центра не только бодрствования, но и сна. По‑видимому, ее каудальные отделы оказывают тормозное действие на ростральные. Во‑вторых, нейронная активность ретикулярной формации во время сна, хотя и имеет иной, чем при бодрствовании, характер, по своей величине в этих (особенно в БДГ фазе быстрых движений глаз) состояниях не различается, что также противоречит ретикулярной теории. В‑третьих, как уже указывалось, даже в изолированном переднем мозгу наблюдается цикл сон/бодрствование. По‑видимому, он обусловлен главным образом структурами промежуточного мозга (медиального таламуса и переднего гипоталамуса). Следовательно, ретикулярная формация не единственный центр бодрствования и сна».

Дата добавления: 2015-05-06