В. С. Ротенберг Функции парадоксального сна и регуляция моноаминов головного мозга. Приложение концепции поисковой активности
Скачать 359.56 Kb.
|
| В.С. Ротенберг Функции парадоксального сна и регуляция моноаминов головного мозга. Приложение концепции поисковой активности1 Оригинал текста на английском языке доступен на сайте автора (http://rjews.net/v_rotenberg/, см. страничку http://rjews.net/v_rotenberg/Rotenberg.pdf Резюме автора. В работе обсуждается сложная и спорная тема активности моноаминов мозга в фазах парадоксального сна в соотношении с основными функциями парадоксального сна. Автор анализирует противоречивые экспериментальные данные в этой области. Сделана попытка преодолеть по крайней мере некоторые из этих противоречий, используя концепцию поисковой активности, которая предписывает парадоксальному сну (фаза сна с быстрыми движениями глаз, парадоксального сна, PS-сна) функцию восстановления поисковой активности, определяющей устойчивость человека к стрессам и другим вредным воздействиям. Как полагает автор, именно эта функция парадоксального сна — важнейшее характеристическое свойство всей организации поведения высокоразвитых живых видов. Активность моноамин-содержащих нейронов в парадоксальном сне Цикл сон-бодрствование характеризуется вполне определенной динамикой разряда (спайковой активности) групп клеток центральной нервной системы при переходе от бодрствования через медленноволновый сон и далее к парадоксальному сну. Активное бодрствование и парадоксальный сон характеризуются очень сходными (высокими) суммарными мощностями разряда большинства групп клеток в коре головного мозга и в различных подкорковых и стволовых областях мозга, в отличие от периода спокойного бодрствования и медленноволнового сна, при котором те же самые группы клеток обнаруживают низкую активность (см. также обзор 90). Хотя такое сходство между активным бодрствованием и парадоксальным сном выявляет основную тенденцию в нейронной активности мозга, следует иметь в виду, что некоторые группы клеток в стволе мозга активны все-таки только в период парадоксального сна ("REM-on"-клетки, см. 80, 35, 89). Согласно данным исследований результатов повреждений мозга, можно утверждать, что работающие во время парадоксального сна клетки тесно связаны с генерацией парадоксального сна и со всеми его физиологически значимыми свойствами. Однако ответственны ли эти REM-on нейроны не только за феноменологию парадоксального сна, но также и за функции парадоксального сна, — этот вопрос остается открытым. Имеются данные, что лобные доли коры связаны с продуцированием сновидений во время парадоксального сна и, следовательно, могут отвечать за психологические функции парадоксального сна. 2 Некоторые другие группы клеток активны во время всех форм поведения в период бодрствования и, на относительно более низком уровне, они активны также во время медленноволнового сна. Однако они почти полностью неактивны во время парадоксального сна (заторможенные во время парадоксального сна клетки, REM-off клетки 18, 30, 42, 59). Все эти деактивированные во время парадоксального сна, но активные в бодрствовании группы клеток являются норадренергическими или серотонинэргическими 88, и это особенно важно для обсуждаемой темы. Заметим, что REM-off клетки сконцентрированы в основных источниках норадренергической и серотонинэргической активности — в синем ядре (locus coeruleus) и в срединном шве. Это означает, что норадренергическая и серотонинэргическая активность присутствует при всех главных функциональных состояниях (при активном и пассивном бодрствовании и при медленноволновом сне) за исключением парадоксального сна, и особенно высока при активном бодрствовании. Это последнее состояние сходно с парадоксальным сном по мощности спайковой активности большинства нейронов мозга — а это большинство составляют ацетилхолинэргические нейроны. Норадренергические и серотонинэргические REM-off-нейроны, как представляется, не могут быть ответственны за феноменологию парадоксального сна, потому что истощение источников норадреналина и серотонина при электролитических травмах locus coeruleus и ядер шва не предотвращает возникновение парадоксального сна как физиологического феномена 28, 93, 33. Однако, это не означает что такое повреждение REM-off нейронов не оказывает никакого влияния на функции парадоксального сна. Например, спайковая активность понто-геникуло-окципитальной (ponto-geniculo-occipital, PGO) области характерна и для парадоксального сна, и для ориентировочной активности в состоянии бодрствования, но не характерна для медленноволнового сна 39. Следовательно, нейроны этой зоны могут иметь отношение к психологическим функциям парадоксального сна 68. Эта спайковая активность возникает не только в парадоксальном сне, но и во всех стадиях сна и в разных функциональных состояниях при бодрствовании, после поражения ядерных скоплений серотонин-содержащих нейронов (т.е. REM-off нейронов). Следовательно, функциональная сохранность серотонин-содержащих REM-off нейронов обеспечивает ограничение этой спайковой активности парадоксальным сном и предотвращает ее диффузию в другие стадии сна. Как будет показано дальше, функцией парадоксального сна является восстановление сенситивности серотонинергической и норадренергической систем мозга при сохранении поисковой активности. Естественно, что разрушение этих нейронов девальвирует функцию парадоксального сна. Имеются данные 85, что серотонинэргические нейроны связаны с регуляцией толчкообразных движений глаз. Таким образом, парадоксальный сон отличается от бодрствования низкой активностью норадренергических и серотонинэргических нейронов. парадоксальный сон представляет собой функционирование коры без влияния норадреналина 27, и есть резон полагать, что это снижение норадреналовой активности может каким-то образом касаться особенностей функций парадоксального сна или регуляции парадоксального сна в различных функциональных состояниях. 90. В то же время, мезэнцефалические дофамин-содержащие нейроны работают одинаково интенсивно при бодрствовании и во всех стадиях сна 23. Согласно Siegel и Rogawski, это означает, что дофамин-содержащие клетки не играют никакой существенной роли в генерации сна или в функциях сна. Однако, если из всех моноаминоэргических нейронов только дофаминэргические нейроны непрерывно активны в парадоксальном сне, эта активность имеет, вероятно, специальное назначение и имеет отношение к особенностям функций парадоксального сна. Моноамин-содержащие нейроны во время бодрствования: функциональный смысл Gottesmann рассмотрел роль различных нейромедиаторов при активном бодрствовании. Согласно его обзору, говоря вкратце, ацетилхолин (Ach) является ответственным за общую активацию нейронов коры мозга, инициируемую ретикулярной активирующей системой ствола мозга. 37. Эта обычная недифференцированная активация коры важна для поддержки устойчивой тонизирующей активности и предупреждения коматозного состояния. Атропин, антагонист ацетилхолина, продуцирует медленные волны на ЭЭГ—состояние, противоположное бдительности 105. Однако общая корковая активация, вызванная ацетилхолином, обеспечивает только неспецифическую предрасположенность к последующей целенаправленной избирательной активности, требующей дифференциации (различения) значимой и бессмысленной информации, вызванной окружающей средой, что реализуется уже с помощью других моноаминов. Такое различие основано на частичном гибком ингибировании корковой нейронной активности и в результате — на увеличении отношения "сигнал-шум", которое делает нейронную активность адекватной функциональной задаче. Норадреналин и серотонин во время бодрствования ответственны за это частичное ингибирование зон коры. Таким образом, умственная активность при бодрствовании зависит от двух типов нейромедиаторов: активаторов, которые поддерживают общую активацию корковых функций, и ингибиторов, контролирующих и модулирующих эту активацию с тем, чтобы сделать функции мозга гибкими и адекватными функциональной задаче. Дофамин в нормальном бодрствующем мозге играет важную роль в мотивационных процессах, обеспечивающих "награду" и "подкрепление", а также в процессе поиска новой информации и приобретении нового опыта, что включает исследовательское поведение, внимание, радостную взволнованость и возбуждение в ответ на новые стимулы. 8, 10, 15, 23, 36. Согласно Wise et al 107, а также Wise и Colle, дофамин является медиатором естественным образом подкрепляющихся переживаний (подобно удовольствию от пищи, секса, наркотиков - ). Однако он работает не только при обработке мозгом приятных событий, но также и неприятных. парадоксально, но такое разнонаправленное поведение дофамина в некоторых его аспектах оказывается удобным для мозга человека и не противоречит общей "концепции подкрепления". В этом контексте можно приписать полезные опыты также дофамин-зависимым психотическим симптомам, подобным галлюцинациям и бредам, которые являются очень устойчивыми к любому лечению, кроме антагонистов рецепторов дофамина 32. Согласно некоторым недавним исследованиям 96, в коре, и особенно в лобных долях коры, транспортеры дофамина находится под сильным модулирующим влиянием норадреналовых нервных окончаний, в то время как в базальных ганглиях норадреналин играет небольшую регулирующую роль для транспорта дофамина. Блокаторы обратного захвата норадреналина увеличивают не только концентрацию норадреналина в межнейрональных синаптических пространствах в коре, но и вызывают в еще более сильной степени рост концентрации там дофамина, а в подкорковой области – только норадреналина. парадоксальный сон: повторная сенсибилизация постсинаптических норадренэргических рецепторов? Состояние парадоксального сна уникально тем, что в нем полностью прекращена норадренергическая активность клеток синего ядра (locus coeruleus). Разумно полагать, что такое прекращение имеет специальное физиологическое значение, и Siegel и Rogawski 90 были первыми, кто предложил логически последовательную и целостную теорию на этот счет. Эти авторы выдвинули гипотезу, что ингибирование активности норадренергических нейронов во время парадоксального сна, требуется для поддержания чувствительности норадреналовых постсинаптических рецепторов для задействования этой высокой чувствительности при всех тех типах поведения в бодрствовании, при которых эти рецепторы используются. Во время бодрствования все адаптивные формы поведения должны быть гибки и требуют постоянной активности норадренергической системы. Такая почти безостановочная активность неизбежно ведет к падению чувствительности норадреналовых постсинаптических рецепторов, и эта отрицательная обратная связь в конечном итоге вызывает снижение эффективности норадреналовой системы в целом. Парадоксальный сон, который появляется с регулярными временными интервалами, обеспечивает эту систему возможностью восстановить ее функциональную активность без помех для текущего поведения в состоянии бодрствования. Siegel и Rogawski выдвинули гипотезу, что норадреналовая разрядка запускает два процесса, оказывающие противоположное действие на продолжительность парадоксального сна. В первом процессе выброс норадреналина или его функциональное усиление подавляет или "замещает" парадоксальный сон с помощью увеличения активности системы с отрицательной обратной связью, контролирующей эффективность действия норадреналового рецептора. В этом случае норадренергическая система активна и не нуждается в парадоксальном сне для восстановления ее активности. Во втором процессе выброс норадреналина или потенцирование его действия, как было предположено авторами, снижает чувствительность норадреналовых рецепторов. Это снижает эффекты действия норадреналина и вызывает повышение «давления» парадоксального сна (увеличение его интенсивности и его доли в общем времени сна). Таким образом, согласно этой концепции, прекращение активности норадреналовых нейронов в парадоксальном сне на самом деле обеспечивает последующую активность норадренергической системы. Данные, подтверждающие эту точку зрения можно найти в работе Siegel и Rogawski. Однако более важным и значимым будет рассмотрение и обсуждение многочисленных данных, которые, как кажется, противоречат этой теории.
Возрастающая напряженность парадоксального сна при депрессии демонстрируется фактом сокращения латентности парадоксального сна (длительности времени от момента засыпания до начала первого парадоксального сна ), относительным увеличением парадоксального сна в первом цикле, возрастанием числа коротких циклов сна, и, наконец, отсутствием эффекта первой ночи 11, 40, 61, 78, 79. Под «эффектом первой ночи» имеется в виду типичное для здоровых испытуемых увеличение латентного периода парадоксального сна и редукция этой фазы сна в первых циклах в первую ночь исследования в новых для испытуемого условиях лаборатории. Здоровые долго спящие люди характеризуются относительно большим количеством парадоксального сна 27, и в то же время они же склонны к депрессивным реакциям.103 Наклонность к депрессивным реакциям также характерна для пациентов с нарколепсией, которые демонстрируют постоянную высокую потребность в парадоксальном сне 9. Когда уровень депрессии умеренно повышен, возрастающая потребность в парадоксальном сне реализуется в увеличении времени парадоксального сна. Связь между тяжестью депрессии и потребностью в парадоксальном сне нелинейна: 6 при переходе от состояний, при которых уровни депрессии ниже 65 T-баллов по шкале D теста MMPI к более высоким уровням депрессии, не превышающим, однако, 75 Т-баллов, то парадоксальный сон становится более длительным. Однако когда уровень депрессии становится еще выше, суммарная длительность парадоксального сна за ночь снижается. Итак, по мере возрастания уровня депрессии сначала происходит возрастание времени парадоксального сна, а затем уровень депрессии становится столь высоким, что начинает разрушать всю структуру сна, и при этом общая длительность парадоксального сна падает. Эти факты, с моей точки зрения, не соответствуют теории Siegel и Ragowski.
Несмотря на весь эти противоречия, мы не считаем, что теория Siegel и Rogawski совсем не имеет ценности. Прекращение активности норадренергических клеток в парадоксальном сне — фундаментальный факт, который нуждается в объяснении, и повторная сенсибилизация постсинаптических норадренергических рецепторов может быть реальной задачей такого прекращения. Однако перечисленные противоречия демонстрируют, что эта теория имеет ограничения и приложима, вероятно, только к некоторым конкретным состояниям, и, во-вторых, что она - не исчерпывающа и должна быть подкреплена в соответствии с дополнительными соображениями о функциях парадоксального сна, связанных с моноаминовой активностью. которые могут быть полезны для разрешения противоречий. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Нарушения мозгового кровообращения при опухолях головного мозга Клинико-диагностические особенности с кровоизлиянием в опухоль головного мозга в зависимости от её гистологической структуры 55 |  | Урок 58 Дата проведения Тема: «Сон и сновидения» Оборудование: таблицы с изображением головного мозга, схем безусловных и условных рефлексов, электроэнцефалограммы бодрствующего... |
| Физиология двигательных функций на уровне ствола мозга Анатомические характеристики ствола Физиологи анатомически объединяет три отдела головного мозга: продолговатый мозг, мост и средний мозг, совместная деятельность которых... | | 1. Предмет. Задачи, методы нейропсихологии Знание основных понятий нейропсихологии, основных принципов структурной и функциональной организации головного мозга, нейропсихологических... |
| Отек головного мозга это универсальная реакция мозговой ткани на... Отек мозга может быть местным (фокальным), если развивается, например, в зоне ушиба мозга, в дальнейшем может распространиться на... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Ссср. Вместе с В. Аршавским является автором теории поисковой активности — глобальной концепции, направленной на познание поведения... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Ссср. Вместе с В. Аршавским является автором теории поисковой активности — глобальной концепции, направленной на познание поведения... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Положительное влияние двигательной активности на растущий организм проявляется в улучшении работы сердечно-сосудистой и дыхательной... |
| Президенту России Путину Владимиру Владимировичу Ран. Я договорился с ней на 16. 02. 2009 г. Мне сделали магнито-резонансную томографию головного мозга и выяснилось, что никакой... | | Ответы на вопросы к экзамену "Физиология высшей нервной деятельности" Высшая нервная деятельность- условно-рефлекторная деятельность ведущих отделов головного мозга (у человека и животных- больших полушарий... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Нарушены не только функции зрения, но и мышления (анализ, синтез, сравнение). Внимание, память, речь отличаются низким уровнем развития,... | | I. физиология головного мозга человека 12 Нового времени; наука в ХХ веке; структура, формы, функции и динамика науки в истории; исторические типы научной рациональности;... |
| Урока: комплексный. Технологии: проблемные, личностно-ориентированные, икт Задачи: дать понятие о высшей нервной деятельности, отметить работы Сеченова И. М. и Павлова И. П. в изучении работы мозга и формировании... | | Актуальна, поскольку продуманные физиологически обоснованные эксперименты... Естественнонаучная разработка и обоснование рефлекторной природы всех видов психической деятельности является заслугой русской физиологии,... |
| Органические заболевания головного мозга. Экзогенные и соматогенные... Тема: Органические заболевания головного мозга. Экзогенные и соматогенные расстройства. Инструкция для вопросов №№361 — 373 | | Стволовая часть головного мозга План Мозг является самым важным и ценным органом человека. С помощью мозга осуществляется восприятие окружающего мира; мозг хранит воспоминания;... |
