Диссертация (1174238), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Эти наблюдениясвидетельствуют о том, что преоптическое ядро ответственно за инициациюмедленного сна, а вентролатеральное – за его поддержание. Нейроны этихобластей вырабатывают ГАМК и ингибиторный нейропептид галанин [119,272], с помощью которых они иннервируют все центры, ответственные забодрствование, в том числе орексинсодержащие нейроны. Таким образом, посовременным представлениям, нейроны преоптической области гипоталамусаобеспечивают сон благодаря ингибированию центров бодрствования не тольково время медленного сна, но и во время быстрого.
[260]Ядра,отвечающиезарегуляциюREM-сна,главнымобразомлокализуются в ретикулярной формации ствола головного мозга, в зоне,непосредственно прилежащей к голубому пятну [81].пораженияэтойобластивлекутзасобойТак, обширныезначительноеуменьшениепродолжительности REM-сна [157], в то время как небольшие очагиповреждения – могут лишать быстрый сон каких-либо из его свойств,например, мышечной атонии [216, 306]. Более поздние исследования показали,что за регуляцию быстрого сна отвечают два типа нейронов: REM-off нейроны16и REM-on нейроны [190, 192, 193, 273]. REM-off нейроны – это аминергическиенейроны, молчащие весь период быстрого сна и включающиеся при переходе кбодрствованию или медленному сну. REM-on нейроны представлены двумявидами клеток: посылающими импульсы лишь во время быстрого сна глутамати ГАМК-ергическими клетками дорзальной покрышки моста, и активными какво время бодрствования, так и во время быстрого сна холинергическими иглутаматергическими клетками ретикулярной формации ствола и базальнойобласти переднего мозга.Согласно современным представлениям, к специфическим центрам,обеспечивающим бодрствование, относятся [7]:на уровне ромбовидного мозга: нейроны синего пятна, выделяющиенорадреналин, нейроны педункуло-понтинной и латеродорзальной покрышкимоста, выделяющие ацетилхолин, нейроны дорзальных ядер шва, выделяющиесеротонин;на уровне среднего мозга: нейроны ретикулярной формации,выделяющие глутамат, нейроны вентральной покрышки и компактной частичерной субстанции, выделяющие дофамин;заднегона уровне межуточного мозга: нейроны туберомамиллярных ядергипоталамуса,гипоталамуса,выделяющиевыделяющиепептидгистамин,нейроныгипокретин/орексинсрединногоимеланин-концентрирующий гормон, нейроны супрахиазмального ядра, выделяющиеглутамат и нейропептид тирозин;науровнепереднегомозга:нейроныбазальнойобласти,выделяющие ацетилхолин, нейроны медиальной префронтальной коры,выделяющие глутамат.Эти ядра взаимодействуют друг с другом и посылают диффузныеактивирующие волокна к коре и таламусу, одновременно оказывая тормозящеевлияние на центры, ответственные за сон.Современныепредставленияомеханизмахрегуляцииснаибодрствования основываются на так называемой двухкомпонентной модели,17предложенной швейцарским сомнологом Александром Борбели в 80-х годах20-го века и постоянно подвергающейся усовершенствованию [55].
Согласноэтой модели, существует два биологических процесса: процесс S –гомеостатический, и процесс C - циркадианный. Потребность во сне вопределенный момент времени складывается из алгебраической суммыгомеостатического и циркадианного факторов.ПроцессS–монотонный,связанныйспостепеннымплавнымнарастанием сонливости во время бодрствования. Его мерой является величинамедленноволновойактивности,минимальнаяэкспоненциальноувеличивающаясявоввремямоментпробуждения,бодрствованияиприближающаяся к максимуму в момент начала медленного сна, в ходекоторого происходит ее постепенное снижение.
Процесс S связывают снакоплением в течение бодрствования с последующей нейтрализацией во времясна определенных веществ – так называемых сомногенов. К ним относятсяаденозин, простагландин D2 и цитокины (интерлейкин-1 и фактор некрозаопухоли альфа) [176]. Сомногены обеспечивают сон, действуя как паракринныемедиаторы.
Наиболее изученным из них является аденозин. В базальныхотделах переднего мозга, коре и гиппокампе внеклеточные уровни аденозинаувеличиваются во время длительных периодов бодрствования и снижаются вовремя сна [235, 267]. Внутримозговое введение агонистов аденозиновыхрецепторов увеличивает продолжительность фазы медленного сна, тогда какантагонисты аденозина, такие как кофеин, поддерживают бодрствование [239].Аденозинможетобеспечиватьсон,напрямуюингибируянейроны,регулирующие бодрствование, а также активируя нейроны, регулирующие сон[115].Процесс C – ритмический, не зависящий от предшествующего сна илибодрствования. В основе этого процесса лежит работа биологических часоворганизма – супрахиазмальных ядер гипоталамуса (СХЯ) [7].
Они являютсяосновным водителем циркадианного ритма и находятся над зрительнымперекрестом. Циркадианный ритм синхронизируются с циклом день/ночь за18счет прямых сигналов от сетчатки, поступающих по ретиногитоталамическомутракту. Таким образом, получая информацию о суточной освещенности, СХЯоказываются синхронизированными с реальным временем суток. Большинствосигналов из СХЯ поступают через субпаравентрикулярную зону (sPVZ) вдорсомедиальноеядрогипоталамуса.Последнеерегулируетвремябодрствования за счет возбуждающих проекций на орексиновые нейроны иголубое пятно и ингибирующих проекций на преоптическую область.Большинство нейронов СХЯ являются ГАМК-ергическими, меньшая часть –глутаматергическими.Крометого,СХЯчерездорзальноепаравентрикулярноеядрогипоталамуса и симпатические нейроны шейного отдела спинного мозгарегулируют выработку эпифизом мелатонина - гормона, главной функциейкоторого является передача информации о суточных циклах всем органам исистемам организма.
Таким образом, сигналы от субпаравентрикулярной зоныи дорсомедиального ядра также регулируют циркадианные ритмы частотысердечныхсокращений,артериальногодавления,температурытела,двигательной активности и приема пищи.Таким образом, накопленные на сегодняшний день знания о механизмахрегуляции сна и бодрствования имеют важное значение для пониманияпатогенеза различных нарушений сна, в том числе при очаговом пораженииголовного мозга [14]. Более глубокое понимание данных механизмов должноспособствовать улучшению фармакологических методов лечения пациентов срасстройствами сна.1.3 Сон и нейропластичностьОдним из важных достижений в области нейронаук последнихдесятилетийявляютсярезультатыисследованийпластичностинервнойсистемы. Под нейропластичностью понимается способность нервной системыадаптироваться к условиям внешней среды и восстанавливать утраченную19функциюпосредствомкачественныхиколичественныхнейрональныхперестроек, изменения нейрональных связей и глиальных элементов.Предположение о возможности реорганизации нейронных связей подвлиянием тренировки одним из первых высказал канадский нейропсихологДональд Хебб еще в 40-е годы прошлого века [135].
Начиная с середины 60-хгодов стали появляться многочисленные экспериментальные исследования,демонстрирующие химические и анатомические механизмы пластичностиголовного мозга у животных [52, 142]. Наиболее полно возможностьперестройки кортикальных нейронов была продемонстрирована только всередине 80-х годов, когда удалось показать реорганизацию обширныхобластей сенсомоторной коры в опытах на обезьянах [210, 211]. Эти же авторывпервые высказали предположение об актуальности полученных данных дляреабилитации больных после инсульта [153].Несмотря на то, что кора головного мозга считается наиболее пластичнойчастью ЦНС, процессы нейропластичности происходят не только в корковыхотделах, но и в подкорковых структурах.
Масштаб наблюдаемых измененийварьирует от структурно-функциональных перестроек в пределах единичногонейрона до реорганизации больших групп клеток – нейронных сетей и дажекорковых полей. Нейропластичность главным образом реализуется с помощьюизменений на синаптическом уровне [5, 9].В настоящее время наиболее популярной теорией, объясняющейпроцессы нейропластичности во сне, является гипотеза синаптическогогомеостаза [299, 300]. Общей смысл гипотезы заключается в том, что сониграет ключевую роль в регулировке силы синаптических связей.
Одним изнаиболее изученных механизмов нейропластичности является долговременнаяпотенциация(ДП),подкоторойпонимаютдлительноеповышениесинаптической активности после кратковременной интенсивной стимуляции.Авторы гипотезы предполагают, что механизмы ДП во время бодрствованиянапрямую связаны с усилением медленноволновой ЭЭГ-активности (МВА) вовремя последующего NREM-сна [299, 300]. Эти представления основаны на20результатах экспериментов, которые показали, что повышенная экспрессиямаркеров ДП во время бодрствования сопровождается повышением МВА [89],а снижение экспрессии вследствие повреждения норадренергической системыприводит к сглаживанию дельта-волн во время последующего сна [88, 90].Известно также, что локальная активация ДП в определенной зоне корыкоррелирует с повышением МВА в этой области [147, 148, 266].
О связидельта-сна с процессами нейропластичности и двигательного обучениясвидетельствуют и другие наблюдения. В исследовании Huber и соавт. былопоказано, что у пациентов, которым проводилась иммобилизация руки втечение нескольких дней, во время последующего сна отмечалось локальноеослабление МВА в двигательной коре контралатерального полушария [146]. Внашей стране также были проведены исследования, демонстрирующиевоздействие на характеристики дельта-сна путем ритмической подпороговойэлектрокожной стимуляции кисти во время третьей стадии сна [6]. Недавнопроведенное исследование продемонстрировало ухудшение двигательнойпроизводительности во время бодрствования после подавления МВА во сне спомощью слуховых стимулов [109].Кроме того, в недавно проведенных исследованиях было показано, чтоименно во сне происходит так называемый синаптический даунскейлинг.
Подэтимпроцессомпонимаютослаблениесинаптическихсвязейпутемуменьшения площади синаптических контактов [309] и количества рецепторовкосновномунаблюдениявозбуждающемутакжевыступаютнейромедиаторувподдержкуглутаматугипотезы[100].Этисинаптическогогомеостаза о том, что во время бодрствования, вероятно, происходитсинаптическая потенциация, приводящая к усилению синаптических контактов,а во время сна – их возвращение к «нормальному» энергетическому уровню.С другой стороны, в настоящее имеются доказательства того, что во снепроисходит не только ослабление синаптических связей, но и их усиление.Исследования с помощью функциональной магнитно-резонансной томографиипоказали увеличение активности кортико-стриато-церебеллярной системы во21время сна, следующего после двигательного обучения [113]. В исследованияхна животных было продемонстрировано нарушение образования новыхдентритных шипиков в пирамидных нейронах 5 слоя моторной коры на фонемоторного обучения после депривации сна [325].Следуетотметить,чтопосравнениюсбольшимколичествомисследований, посвященных роли дельта-сна в механизмах нейрональнойперестройки, вклад REM-сна в процессы нейропластичности менее изучен.
Темне менее, в литературе имеются сообщения о прекращении индукции иподдержания ДП в гиппокампе на фоне депривации REM-сна [151].Основываясь на этом наблюдении, ученые также продемонстрировалинарушение некоторых форм консолидации памяти после обучения на фонедепривации REM-сна [98, 240].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
