Интегративная деятельность мозга. Циклы сон-бодрствование

1. Интегративная деятельность мозга. Циклы сон-бодрствование

2. 1. Электроэнцефалография

3.

ЭЭГ – метод регистрации электрической
активности мозга, позволяющий судить о
• его физиологической зрелости,
• функциональном состоянии,
• наличии локальных и очаговых
поражений,
• общемозговых расстройств и их
характере.
Метод диагностики нарушений мозга
• в неврологии, психиатрии, нейрохирургии,
реабилитологии, реанимационной
практике.
• регистрация ритмической электрической
активности коры мозга (10-32 электрода)
• волны различной частоты и амплитуды

4.

возбуждение
возбуждение
возбуждение
расслабление
дремота
сон
глубокий сон

5.

В раннем возрасте доминируют дельта- и бета-ритм.
ЭЭГ взрослого типа формируется после полового созревания.
Частота волн ↓при ↓О2 или ↑ С02 в крови.
Корреляция между формой ЭЭГ и тонусом больших
полушарий
– быстрая активность - бодрствующий мозг.
– переход от альфа- к бета-активности при стимуляции
мозга - десинхронизация.
Применение в клинике
– Если форма ЭЭГ противоречит функциональному состоянию
человека (напр. дельта-волны у бодрствуюшего) - признак
патологии.
.

6.

7.

Альфа-ритм (α-ритм)
• 8 - 13 Гц, ампл 30-70 мкВ,
• у 85-95% здоровых взрослых,
• выражен в затылочных отделах,
• макс. в состоянии спокойного бодрствования, при закрытых
глазах,
• блокируется при повышении внимания или мыслительной
активности,
• спонтанные изменения амплитуды - «веретёна»,
• роль в сканировании и квантовании поступающей
информации,
• у слепых людей с врождённой или многолетней слепотой
отсутствует.

8.

Бета-ритм (β-ритм)
• 13 до 30 Гц, ампл. 5-30 мкВ,
• состояние активного бодрствования,
• наиболее выражен в лобных областях, но
– при различных видах интенсивной деятельности резко
усиливается и распространяется на другие области мозга,
– выраженность β-ритма возрастает
• при предъявлении нового неожиданного стимула,
• в ситуации внимания,
• при умственном напряжении,
• эмоциональном возбуждении.

9.

Гамма-ритм (γ-ритм)
• 30 – 120—170 Гц,
• амплитуда ниже 10 мкВ и обратно пропорциональна частоте,
– если амплитуда гамма-ритма выше 15 мкВ - ЭЭГ
патологическая.
• наблюдается при решении задач, требующих максимального
сосредоточенного внимания,
• теории, связывающие этот ритм с работой сознания
(Е. Н. Соколов),
• пейсмекерные колебания – запускаются сигналом из
активирующей ретикулярной формации,
• в генерации гамма-ритмов важную роль могут
играть парвальбумин-содержащие (Са-связывающий альбумин)
ГАМК-ергические интернейроны

10.

Дельта-ритм (δ-ритм)
• высокоамплитудные (сотни мкВ) волны
• 1- 4 Гц
• при глубоком естественном сне, при наркотическом сне, а
также при коме,
• при регистрации ЭЭГ от участков коры, граничащих с
областью травматического очага или опухоли,
• низкоамплитудные (20—30 мкВ) колебания этого
диапазона могут регистрироваться
– в ЭЭГ покоя при некоторых формах стресса и
длительной умственной работе.

11.

Тета-ритм (θ-ритм)
• 4 – 8 Гц,
• ампл. 100 – 150 мкВ,
• наиболее ярко тета-ритм выражен у детей (2—8 лет),
• доминирует во время фазы быстрого сна, полудремы,
• способствует
– глубокой релаксации головного мозга,
– развитию интуиции, памяти, более глубокому и быстрому
усвоению информации,
– пробуждению индивидуального творчества и талантов,

12.

Тета-ритм (θ-ритм)
По мнению ряда исследователей (?)
• в этом диапазоне частот
– усвоение больших объемов информации и перевод ее в
долговременную память
• усиливаются способности к обучению и ослабляется
стресс,
• мозг находится в состоянии повышенной
восприимчивости,
• мозг способен длительное время сохранять
сосредоточенность, экстравертность, и не подвержен
тревогам и невротическим проявлениям.

13.

Сигма-ритм (σ-ритм, сонные веретёна, α-подобный ритм
животных, барбитуровые веретёна)
• основной и четко выраженный элемент ЭЭГ в состоянии
естественного сна,
• при некоторых нейрохирургических и фармакологических
воздействиях,
• впервые описан Лумисом (Loomis et al., 1935) при
исследовании ЭЭГ-стадий сна.
• 12 – 16 Гц,
• характерно: ↑амплитуды в начале вспышки сигма-ритма и
её ↓в конце вспышки,
• амплитуда различна (не менее 50 мкВ),
• появляется в начальной стадии медленного сна (вслед за
дремотой)
• во время сна с дельта-волнами сигма-ритм возникает редко,
• наблюдается при перехода к быстрому сну, но
– полностью блокируется в развитой фазе быстрого сна.

14.

15.

• Вызванные Потенциалы
головного мозга минимальные изменения в
работе мозга - его реакция на
внешние раздражители.
• По характеру ответа – вывод о
степени выраженности
нарушений функций
головного мозга, в частности
функции активного внимания.
• ЭЭГ исследования
Вызванных Потенциалов
головного мозга (ВП)

16. ЭЭГ картирование головного мозга (maping - мэпинг)

• это дополнительная
компьютерная
обработка ЭЭГ,
• Отображается карта
распределения
различной по степени
(от ми. до макс.)
выраженности того
или иного вида
биоэлектрической
активности в коре
головного мозга.
• позволяет увидеть области мозга с функциональным
дефицитом

17.

ЭЭГ позволяет:
• оценить общее функциональное состояние гол.
мозга;
• выявить нарушения в работе мозга;
• определить очаговые повреждения и их природу;
• определять характер и объём лечебных процедур;
• уточнить показания к применению
– дополнительных исследований (МРТ, УЗДГ),
– лечебных воздействий и процедур, а также
– хирургических вмешательств.

18.

• ЭЭГ волны и медитация
– когерентность
(согласованность) ритмов
в обоих полушариях
мозга (преобладание
альфа и тета ритмов)
• Работы А.М. Вейна по
волновой природе ЭЭГ и
связь с эмоциональным
состоянием человека

19. 2. Циркадианные ритмы сон-бодрствование

2. ЦИРКАДИАННЫЕ РИТМЫ СОНБОДРСТВОВАНИЕ

20.

• Циркадианные ритмы - 24часовые циклы
биохимических,
физиологических или
поведенческих процессов
• Наука, изучающая биоритмы
(суточные, недельные,
сезонные, годичные) хронобиология.
• Основной задатель ритма
• солнечный свет,
• температура
• Ключевая структура мозга • Супрахиазматическое
ядро
http://www.sunhome.ru/books/b.
son_tayny_i_paradoksy/3
/ Вейн А.М / Сон: тайны и
парадоксы

21.

22.

23.

• Хронотипы
– распределение уровней активности мозга и физиологических
функций в различные интервалы суток (напр., «совы –
жаворонки», колебания АД и т.п.)
• Десинхроноз
– работа по сменам
– перелет через часовые пояса
– переутомление
– заболевания и пр.
• эксперименты в изолированных помещения
– тенденция к 24,8 часовому ритму (удлинение ощущения
суток)
• франц. спелеолог Мишель Сиффр последний 179-й день
пребывания в пещере оценил как 151-е сутки
– критерий – потребность в длительности ежедневного сна

24.

жаворонки
совы

25.

Биологические часы у
млекопитающих
• Рецепторы сетчатки –
• ганглиозные клетки –
меланопсин –
• супрахиазмическое ядро
гипоталамуса –
• эпифиз – мелатонин
http://pediatric.mif-ua.com/
archive/issue-12604/
article-12766/
– пик ночью и падение днем
– Jet lag – десинхроноз при
пересечении часовых
поясов

26.

27.

Теории механизмов сна
• концепция 3. Фрейда, сон –состояние углубления в мир
внутренний, внешние раздражения блокируются,
биологическая цель сна – отдых;
• гуморальная концепция – накопление продуктов
метаболизма во время бодрствования, индуцированик сна
– пептид «дельта-сна»;
• теория информационного дефицита - ограничение
сенсорного притока;
• теория нервных центров сна - Гесс - стимуляция
определенных зон гипоталамуса или ретикулярной
формации может вызвать сон
• И. П. Павлов и его последователи - разлитое торможение
кортикальных и субкортикальных структур, угашение
афферентной и эфферентной активности, отключение на
период сна условных и безусловных рефлексов, а также
развитие общей и частной релаксации;

28.

Теории механизмов сна
• современные физиологические исследования
– высокая степень активности нейронов во время во
всех отделах коры большого мозга,
– сон - иная организация активности, отличающаяся
от бодрствования,
– полиграфические исследования во время ночного
сна
• ЭЭГ в лобных, затылочных и теменных долях
• регистрация быстрых (БДГ) и медленных (МДГ)
движений глаз
• электромиограмма скелетной мускулатуры,
• вегетативные показатели — деятельности
сердца, пищеварительного тракта, дыхания,
температуры и т. д.

29.

Симптомы расстройств сна
• Повышенная дневная сонливость в течение дня.
• Интенсивный, регулярный ночной храп, особенно
в сочетании с повышенным АД, заболеваниями
легких и СД.
• Остановки дыхания во время сна.
• Неудовлетворенность качеством сна:
– «Мне требуется более 30 минут, чтобы заснуть»;
– «Я часто просыпаюсь ночью»;
– «Я очень рано просыпаюсь, мучаюсь и не могу заснуть».

30.

1. бодрствование – альфа-бета ритмы
2. Сон
• Медленный сон (30-45 min) –
1. Засыпание – альфа волны
перемежаются тета (3-7 Hz)
2. неглубокий сон с сонными
веретенами (спайки 12-14 Hz)-
К-комплексы
3.
Глубокий сон с дельта волнами
(0,5-2 Hz) и редкими сонными
веретенами
4. Глубокий сон – дельта сон
• Быстрый (парадоксальный) сон каждые 90 минут
– Десинхронизация ЭЭГ
– Похожа на бодрствование

31.

• В конце 30-х гг XX в. англ. нейрофизиологи
Лумис, Хабарт и Дэвис - классификация
стадий сна (основана на ЭЭГ).
• Парадоксальный сон - 1952 г. аспирант
доктора Натаниэля Клейтмана,
руководителя лаборатории сна в Чикагском
университете, Юджин Азеринский изучал
сон у младенцев

32.

• стадия I — дремота,
– полиморфная ЭЭГ, исчезновение альфа-ритма,
– обычно непродолжительна (1— 7 мин),
– иногда – медленные движения глазных яблок (МДГ);
• стадия II
– появлением на ЭЭГ сонных веретен (12—18 в секунду), двухфазовые волны
с ампл. около 200 мкВ на общем фоне активности ампл. 50—75 мкВ, а
также К-комплексов (вертекс-потенциал с последующим «сонным
веретеном»),
– наиболее продолжительной из всех – около 50 % времени всего ночного
сна.
• стадии III и IV
– наличием К-комплексов и ритмической активностью (5—9 в секунду) и
– появление медленных дельта-волн (0,5—4 в секунду) с амплитудой выше
75 мкВ,
– продолжительность дельта-волн в этой стадии занимает от 20 до 50 % от
всей III стадии.
• стадия IV — стадия «быстрого», или «парадоксального»,
– десинхронизированная смешанная активность на ЭЭГ:
• быстрые низкоамплитудные ритмы – бета-ритм) которые
• могут чередоваться с низкоампл. медленными и с вспышками альфаритма,
– БДГ при закрытых веках, очень низкий мышечный тонус

33.

Бодрствование
Легкий сон
Быстрый сон
Глубокий дельта-сон
Смерть мозга

34.

35.

• Красные участки – различия медленного (слева) и быстрого сна
(справа)
• Во время быстрого сна – сновидения, преобразование
информации в долговременную память
– ПЭТ как у бодрствующего человека

36.

• Медленный сон : быстрый сон = 4:1
• у новорожденных 1:1
• взрослые 1:4
• старческий возраст – резкое уменьшение быстрого сна
• Количество циклов за ночь – 4-5 (длительность 90-100 мин)
– в последних циклах – удлинение быстрого сна
• В основе циклов сон-бодрствование
– активация РФ ствола мозга (РАФ) – возбуждение и быстрая
активность ЭЭГ
– сон –активный процесс
• роль нейротрансмитетров: серотонин, НА, АХ.

37.

38.

Вегетативные сдвиги во время сна.
• «медленный» сон
– ↓ чсс, ЧД, возможна обструкция верхних дыхательных путей и
появление храпа,
– ↓ секреторная и моторная функции ЖКТр,
– ↓ температура тела;
• «быстрый» сон
– ↑ЧСС, возможны аритмии, значительное изменение АД,
– дыхание нерегулярное, нередко – длительное апноэ,
– терморегуляция нарушена,
– секреторная и моторная активность пищеварительного тракта
практически отсутствует,
– эрекция (с периода новорожденности)

39.

Функциональное значение отдельных стадий сна
• сон - активное состояние, фаза суточного биоритма,
выполняющую адаптивную функцию,
• восстановление объемов кратковременной памяти,
эмоционального равновесия, нарушенной системы
психологических защит,
• во время дельта-сна
– организация информации, поступившей в период
бодрствования с учетом степени ее значимости,
– восстановление физической и умственной работоспособности,
что сопровождается мышечной релаксацией и приятными
переживаниями;
– синтез белков, в том числе в ЦНС, которые в дальнейшем
используются во время «быстрого» сна.
• депривация «быстрого» сна
– ↓эмоциональный статус, стрессоустойчивость и
психологическая защита,

40.

Физиологическое значение сновидений
• механизм образного мышления для решения проблем,
• механизмом психологической защиты – примирения
нерешенных конфликтов в бодрствовании, снятия
напряжения и тревоги,
– при решении конфликта – запоминание сновидений,
– в противном случае сновидения вытесняются или
возникают сновидения устрашающего характера –
«снятся одни кошмары».
• различия сновидений у мужчин и женщин
– в сновидениях мужчины более агрессивны.

41.

Мелатонин
• индукция дремоты,
• используют для лечения нарушений цикла сон-бодрствование.
Нейротрансмиттеры и их роль в циклах сон-бодрстование:
• аденозин и ГАМК - способствуют сну;
• АХ регулирует REM-сон;
• НА, А, допамин и орексин – индуцируют бессонницу;
• Индивидуальные уровни нейротрансмиттеров и
чувствительность к ним.
ЦНС – роль активирующей ретикулярной формации
Два центра в стволе мозга
1) ядро шва - серотонин –медленный сон (нарушение - инсомния),
2) голубое пятно ретикулярной формации– НА – продукция
быстрого сна (повреждение – исчезновение признаков
быстрого сна)