НЕЙРОБИОЛОГИЯ СНА

Нейробиология сна - Neuroscience of sleep

Изучение нейробиологических и физиологических основ природы сна

нейробиология сна - это исследование нейробиологии и физиологических основ природы сна и его функций. Традиционно сон изучается как часть психологии и медицины . Изучение сна с точки зрения нейробиологии приобрело известность с развитием технологий и увеличением количества исследований в области нейробиологии во второй половине двадцатого века.

Важность сна подтверждается тем фактом, что организмы ежедневно проводят часы своего времени во сне, и что лишение сна может иметь катастрофические последствия, в конечном итоге приводящие к смерти. Для столь важного явления цели и механизмы сна поняты лишь частично, настолько, что совсем недавно, в конце 1990-х, его пошутили: «Единственная известная функция сна - это лечение сонливости». Однако разработка улучшенных методов визуализации, таких как ЭЭГ , ПЭТ и фМРТ , наряду с высокой вычислительной мощностью, привели к все более глубокому пониманию механизмов, лежащих в основе сна.

Основными вопросами нейробиологического исследования сна являются:

    Каковы корреляты сна, т.е. каков минимальный набор событий, которые могут подтвердить, что организм спит?
    Каким образом запускается ли и регулируется ли сон мозгом и нервной системой ?
    Что происходит в мозгу во время сна?
    Как мы можем понять функцию сна на основе физиологических изменений в мозг?
    Что вызывает различные расстройства сна и как их лечить?

Другие области современных нейробиологических исследований сна включают эволюцию сна, сон во время развитие и старение , сон животных , механизм воздействия лекарств на сон, сны и кошмары, а также стадии возбуждения между сном и бодрствования.
Содержание

Изменение поведения при недосыпании

Один из подходов к пониманию роли сна - изучение его депривации. Недостаток сна является обычным явлением, а иногда даже необходимо в современном обществе из-за профессиональных и бытовых причин, таких как круглосуточное обслуживание, безопасность или освещение в СМИ, проекты в разных часовых поясах и т. д. Это делает понимание последствий недосыпания очень важным.

С начала 1900-х годов было проведено множество исследований, чтобы документировать эффект недосыпания. Изучение депривации быстрого сна началось с Уильяма К. Демента более пятидесяти лет назад. Он провел исследование сна и сновидений на восьми испытуемых, все мужского пола. На срок до 7 дней он лишал участников быстрого сна, будив их каждый раз, когда они начинали выходить на сцену. Он контролировал это с помощью маленьких электродов, прикрепленных к их черепу и вискам. В ходе исследования он заметил, что чем больше он лишал мужчин быстрого сна, тем чаще ему приходилось их будить. Впоследствии они показали больше быстрого сна, чем обычно, что позже было названо отскоком быстрого сна .

. нейроповеденческая основа для этого была изучена только недавно. Недостаток сна тесно связан с повышенной вероятностью несчастных случаев и производственных ошибок. Многие исследования показали замедление метаболической активности в мозге при многочасовом недосыпании . Некоторые исследования также показали, что на сеть внимания в мозге особенно влияет недостаток сна, и хотя некоторые эффекты на внимание могут быть замаскированы альтернативными видами деятельности (например, стоянием или ходьбой) или потреблением кофеина, дефицита внимания полностью избежать невозможно.

Было показано, что лишение сна пагубно сказывается на когнитивных задачах, особенно связанных с различными функциями или многозадачностью. Он также влияет на настроение и эмоции, и было множество сообщений о повышенной склонности к гневу, страху или депрессии с недосыпанием. Однако некоторые из высших когнитивных функций, кажется, остаются неизменными, хотя и медленнее. Многие из этих эффектов варьируются от человека к человеку, то есть в то время как у некоторых людей наблюдается высокая степень когнитивных нарушений из-за недостатка сна, у других это оказывает минимальное влияние. Точные механизмы вышеизложенного до сих пор неизвестны, а точные нервные пути и клеточные механизмы недосыпания все еще исследуются.
Нарушения сна

Нарушение сна или сомнипатия - это медицинское нарушение режима сна человека или животного. Полисомнография - это тест, обычно используемый для диагностики некоторых нарушений сна. Нарушения сна широко классифицируются на диссомнии , парасомнии , расстройства сна с циркадным ритмом (CRSD) и другие расстройства, в том числе вызванные медицинскими или психологическими состояниями и сонная болезнь . Некоторые общие расстройства сна включают бессонницу (хроническую неспособность спать), апноэ во сне (аномально низкое дыхание во время сна), нарколепсию (чрезмерная сонливость в неподходящее время), катаплексия (внезапная и временная потеря мышечного тонуса) и сонная болезнь (нарушение цикла сна из-за инфекции). Другие изучаемые расстройства включают лунатизм , ужас во сне и ночное недержание мочи .

Изучение нарушений сна особенно полезно, поскольку оно дает некоторые подсказки относительно того, какие части мозга могут быть задействованы в модифицированной функции. Это делается путем сравнения изображений и гистологических паттернов у здоровых и больных. Лечение расстройств сна обычно включает поведенческие и психотерапевтические методы, хотя могут использоваться и другие методы. Выбор методики лечения для конкретного пациента зависит от диагноза пациента, его истории болезни и психиатрии, предпочтений, а также от опыта лечащего врача. Часто поведенческий или психотерапевтический и фармакологический подходы совместимы и могут эффективно сочетаться для получения максимальной терапевтической пользы.

Часто нарушения сна также связаны с нейродегенеративными заболеваниями, в основном когда они характеризуются аномальным накоплением альфа-синуклеина , например множественной системной атрофией (MSA ), болезнь Паркинсона (PD) и болезнь с тельцами Леви (LBD).

Например, у людей с диагнозом БП часто возникают различные проблемы со сном, обычно в отношении бессонницы (около 70% популяции с БП), гиперсомнии (более 50% Популяция PD) и расстройство поведения во сне REM (RBD), которое может затронуть около 40% популяции PD и связано с усилением двигательных симптомов. Кроме того, RBD также был отмечен как сильный предвестник будущего развития этих нейродегенеративных заболеваний на протяжении нескольких лет назад, что кажется прекрасной возможностью для улучшения лечения.

Нарушения сна также наблюдались у Болезнь Альцгеймера (AD), поражающая около 45% населения. Более того, если это основано на отчетах лиц, осуществляющих уход, этот процент еще выше, около 70%. Как и в популяции БП, у пациентов с БА часто распознаются бессонница и гиперсомния , которые связаны с накоплением бета-амилоида , циркадного ритма. нарушение сна (CRSD) и изменение мелатонина . Кроме того, изменения в архитектуре сна наблюдаются и в AD. Хотя с возрастом структура сна меняется естественным образом, у пациентов с БА она усугубляется. SWS потенциально уменьшается (иногда полностью отсутствует), шпиндели и время, проведенное в REM-сне, также сокращаются, а его латентность увеличивается. Плохое начало сна при БА также было связано с галлюцинациями, связанными с сновидениями, повышенным возбуждением, блужданием и возбуждением, которые, по-видимому, связаны с заходом солнца - типичным хронобиологическим феноменом, представленным при болезни.

Нейродегенеративные состояния обычно связаны с нарушениями структур мозга, которые могут нарушать состояние сна и бодрствования, циркадный ритм, моторные или немоторные функции. С другой стороны, нарушения сна также часто связаны с ухудшением когнитивных функций, эмоционального состояния и качества жизни пациента. Кроме того, эти аномальные поведенческие симптомы негативно влияют на их родственников и опекунов. Поэтому более глубокое понимание взаимосвязи между нарушениями сна и нейродегенеративными заболеваниями представляется чрезвычайно важным, в основном с учетом ограниченных исследований, связанных с этим, и увеличения продолжительности жизни.

Связанная область - медицина сна , включающая диагностику и лечение нарушений сна и недосыпания, которые являются основной причиной несчастных случаев. Это включает в себя множество диагностических методов, включая полисомнографию, дневник сна , тест на множественную задержку сна и т. Д. Аналогичным образом лечение может быть поведенческим, например когнитивно-поведенческой терапией или может включать фармакологические препараты или терапию ярким светом .
Сновидения
«Рыцарский сон», картина Антонио де Переда 1655 года

Сны - это последовательность образов, идей, эмоций и ощущений, которые непроизвольно возникают в разум во время определенных стадий сна (в основном, фаза быстрого сна). Содержание и цель сновидений еще не совсем понятны, хотя были предложены различные теории. Научное изучение сновидений называется онейрология .

Существует множество теорий о неврологической основе сновидений. Сюда входит теория синтеза активации - теория, согласно которой сновидения возникают в результате активации ствола мозга во время быстрого сна; теория непрерывной активации - теория, согласно которой сновидения являются результатом активации и синтеза, но сны и быстрый сон контролируются различными структурами мозга; и сновидения как возбуждения долговременной памяти - теория, которая утверждает, что возбуждения долговременной памяти распространены также и в часы бодрствования, но обычно контролируются и проявляются только во время сна.

Есть несколько теорий о функции сновидения. Некоторые исследования утверждают, что сны укрепляют смысловую память. Это основано на роли неокортикального диалога гиппокампа и общих связях между сном и памятью. Одно исследование предполагает, что сны стирают ненужные данные в мозгу. Эмоциональная адаптация и регулировка настроения - это другие предполагаемые функции сновидений.

С эволюционной точки зрения, сны могут имитировать и репетировать угрожающие события, которые были обычным явлением в окружающей среде предков, тем самым повышая способность человека решать повседневные проблемы и вызовы в настоящем. По этой причине эти угрожающие события могли быть переданы в форме генетической памяти . Эта теория хорошо согласуется с утверждением, что быстрый сон - это эволюционная трансформация хорошо известного защитного механизма, рефлекса тонической неподвижности.

Большинство теорий о функции сновидения кажутся противоречивыми, но возможно, что многие короткие Функции краткосрочного сновидения могут действовать вместе для достижения более крупной долгосрочной функции. Можно отметить, что доказательства ни одной из этих теорий не являются полностью убедительными.

Включение событий памяти наяву в сновидения - еще одна область активных исследований, и некоторые исследователи пытались связать ее с декларативными функциями консолидации памяти сновидений.

Связанная область исследований - это нейробиология основа кошмаров . Многие исследования подтвердили высокую распространенность кошмаров, а некоторые связывают их с высоким уровнем стресса . Было предложено множество моделей порождения кошмаров, включая нео- фрейдистские модели, а также другие модели, такие как модель контекстуализации изображения, модель толщины границы, модель имитации угрозы и т. Д. Был предложен дисбаланс нейротрансмиттера в качестве причины кошмаров, а также аффективной сетевой дисфункции - модель, которая утверждает, что кошмар является продуктом дисфункции схем, обычно участвующих в сновидениях. Как и в случае сновидения, ни одна из моделей не дала убедительных результатов, и исследования по этим вопросам продолжаются.