Физиологическое значение сна. мозговые волны

ЭЭГ (электроэнцефалография) головного мозга – высокоинформативный метод диагностики состояния центральной нервной системы, основанный на регистрации биоэлектрических потенциалов коры головного мозга в процессе его жизнедеятельности. Результаты исследования записываются на бумажную ленту или выводятся на монитор компьютера. Расшифровку результатов ЭЭГ головного мозга у взрослых нейрофизиологи Юсуповской больницы проводят с помощью компьютерной программы.

Физиологическое значение сна. Мозговые волны

Заключение пациент получает на второй день. Если результаты расшифровки ЭЭГ трактуются неоднозначно, их обсуждают на заседании экспертного совета с участием профессоров и врачей высшей категории.

Показания к ЭЭГ исследованию

Если по результатам ЭЭГ исследования пациент не нуждается в медикаментозной коррекции, неврологи наблюдают его в динамике, выполняют повторные исследования, проводят ЭЭГ видео мониторинг дневного и ночного сна, применяют другие методы нейровизуализации.

Электроэнцефалограмма предоставляет возможность:

  • оценить характер и степень нарушения работы мозга;
  • установить сторону и расположение патологического очага;
  • изучить смену сна и бодрствования;
  • уточнить результаты других видов диагностики (компьютерной томографии), когда у пациента есть признаки поражения центральной нервной системы, а другие методы исследования не выявляют структурного дефекта;
  • провести мониторинг эффективности действия лекарственных препаратов;
  • определить, в каких участках головного мозга начинаются эпилептические приступы;
  • оценить, как работает мозг между судорогами;
  • установить причины обмороков, панических атак кризов.

ЭЭГ проводят при наличии следующих показаний:

  • эпилепсия;
  • бессонница, нарушение качества сна;
  • расстройство сна (хождение, говорение во сне);
  • ночное апноэ сна;
  • судороги без установленной причины;
  • эндокринные заболевания;
  • сосудистая патология головного мозга;
  • черепно-мозговые травмы;
  • воспалительные заболевания центральной нервной системы.

При частых головных болях, вегетососудистой дистонии, головокружениях также проводится ЭЭГ. Исследование показано пациентам, которые постоянно ощущают усталость, перенесли инсульт или микроинсульт, нейрохирургическое оперативное вмешательство.

Противопоказания и подготовка к ЭЭГ

Абсолютных противопоказаний для выполнения электроэнцефалографии нет. Если у пациента имеются приступы судорог, он болен ишемической болезнью сердца, артериальной гипертензией, страдает психическими расстройствами, во время процедуры ЭЭГ в клинике неврологии Юсуповской больницы присутствует врач-анестезиолог. Он оказывает неотложную помощь в случае нестандартных ситуаций.

За 2 часа до процедуры нужно покушать. ЭЭГ проводится в спокойном состоянии, поэтому переживать и нервничать при проведении исследования нельзя. Если врачу нужно выявить судорожную активность мозга, он предложит пациенту немного поспать перед исследованием.

До лечебного учреждения не рекомендуется добираться, будучи за рулём. ЭЭГ не проводится пациентам с признаками острой респираторно-вирусной инфекции. Исследование не противопоказано детям и беременным женщинам.

В период беременности ЭЭГ выполняется без функциональных проб.

Физиологическое значение сна. Мозговые волны

Норма ЭЭГ у взрослых

Расшифровка результатов ЭЭГ состоит из трёх разделов:

  • описание ведущих видов активности и графических элементов;
  • заключение после описания с интерпретированными патофизиологическими материалами;
  • корреляция показателей двух первых частей с клинической картиной заболевания.

Основным описательным термином в ЭЭГ является «активность». Он оценивает любую очерёдность волн.

Основными видами активности, которые записываются в ходе исследования и впоследствии подвергают расшифровке, а также дальнейшему изучению, являются частота, амплитуда и фаза волн.

Частота оценивается количеством волновых колебаний за секунду. Она выражается в единицах измерения – герцах (Гц). В описании нейрофизиолог указывает среднюю частоту изучаемой активности.

На ЭЭГ определяют основные ритмы мозга:

  • дельта – от 0,3 до 4 Гц;
  • тета – от 4 до 8 Гц;
  • альфа – от 8 до 13 Гц;
  • низкочастотный бета ритм – от 13 до 25 Гц;
  • высокочастотный бета ритм – от 25 до 35Гц;
  • бета – от 35 до 50Гц.

Ритмам соответствуют виды активности. На ЭЭГ можно увидеть особые виды биоэлектрической активности мозга:

  • плоскую ЭЭГ;
  • высокочастотную асинхронную низкоамплитудную («махристую») активность;
  • низкоамплитудную медленную полиморфную активность;
  • полиритмичную активность.

К патологическим образам электроэнцефалограммы относятся:

  • спайк;
  • медленный спайк;
  • пик;
  • острая волна.

В норме альфа-ритм преобладает в затылочных отделах мозга. Он убывает по амплитуде от затылка ко лбу. В лобных отделах не регистрируется при биполярном отведении с электродов, которые наложены по сагиттальным линиям с малыми межэлектродными расстояниями.

Симметричен по амплитуде и частоте в левом и правом полушариях. На нормальной ЭЭГ наблюдается функциональная асимметрия с преобладанием по заполнению поверхности, обращённой к костям черепа, и незначительным превышением амплитуды больше в правом полушарии головного мозга.

Это следствие функциональной асимметрии мозга. Она связана с большей активностью левого полушария.

Физиологическое значение сна. Мозговые волны

Патологически изменённая мозга

Патологическими проявлениями на ЭЭГ являются медленные ритмы – тета и дельта. Чем ниже их частота и выше амплитуда, тем более выражен патологический процесс. Медленноволновая активность появляется при следующих патологических процессах:

  • дистрофических заболеваниях;
  • демиелинизирующих и дегенеративных поражениях головного мозга;
  • сдавлении мозговой ткани;
  • ликворной гипертензии;
  • наличии некоторой заторможенности, явлений деактивации, снижении активизирующих влияний ствола головного мозга.

Высокочастотные ритмы (бета-1, бета-2, гамма-ритм) также являются критерием патологии. Выраженность её тем больше, чем больше частота сдвинута в сторону высоких частот и чем больше увеличена амплитуда высокочастотного ритма. Высокочастотная компонента ЭЭГ возникает при ирритации структур головного мозга (раздражении мозговых центров).

Электрические ритмы головного мозга

Понятием «ритм» на ЭЭГ считается тип электрической активности, который относится к определённому состоянию мозга и координируется соответствующими механизмами. При расшифровке показателей ритма ЭЭГ головного мозга нейрофизиологи учитывают его частота, соответствующую состоянию участка мозга, амплитуду и характерные изменения при функциональных сменах активности.

Отдельная категория видов ритмов, проявляющихся в условиях сна или при патологических состояниях, включает в себя 3 разновидности данного показателя:

  • дельта-ритм определяется у коматозных больных и в фазе глубокого сна, фиксируется при записи сигналов от областей коры мозга, расположенных на границе с поражёнными злокачественными новообразованиями участков;
  • тета-ритм обладает интервалом частоты в пределах 4–8 Гц, проявляется при сне, отвечает за качественное усвоение информации, лежит в основе самообучения;
  • сигма-ритм отличается частотой 10–16 Гц, считается одним из заметных и главных колебаний спонтанной электроэнцефалограммы, возникает при естественном сне на начальной его стадии.

По итогам, полученным при записи ЭЭГ, определяется показатель, который характеризует полную всеохватывающую оценку волн – биоэлектрическую активность мозга. Врач функциональной диагностики проверяет параметры ЭЭГ – частоту, ритмичность и присутствие резких вспышек, которые провоцируют характерные проявления. На этих основаниях нейрофизиолог делает окончательное заключение.

Физиологическое значение сна. Мозговые волны

ЭЭГ мониторинг головного мозга у детей

Выделяют несколько методик записи ЭЭГ у детей:

  • дневная ЭЭГ – первое исследование, которое заключается в кратковременной записи биопотенциалов головного мозга с выполнением функциональных проб (фотостимуляции и гипервентиляции для выявления скрытых изменений;
  • ЭЭГ с депривацией (лишением сна) проводится при неинформативности рутинной ЭЭГ;
  • длительная (продолженная) ЭЭГ с регистрацией дневного сна выполняется при подозрении на наличие пароксизмов или вероятности проявления изменений в ЭЭГ во время сна;
  • ЭЭГ ночного сна позволяет фиксировать изменения на ЭЭГ во время бодрствования перед засыпанием, в состоянии дремоты, во время собственно ночного сна и пробуждения.

Проведение ЭЭГ мониторинга сопровождается видеофиксацией с возможностью записи в полной темноте и подключением дополнительных датчиков. Все используемые нейрофизиологами Юсуповской больницы приборы являются оборудованием экспертного класса и, согласно Федеральному Закону №102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений», проходит регулярные поверки метрологических характеристик.

Для того чтобы подготовить ребёнка к ЭЭГ во время сна, врачи рекомендуют:

  • в день исследования разбудить малыша на 1,5 — 2 часа раньше обычного времени пробуждения и в течение дня, не давая ему спать, играть с ним в активные игры;
  • ограничить количество выпиваемой жидкости, употребление в пищу сладкого, солений и острых блюд;
  • после 18.00 играть только в тихие спокойные игры;
  • гулять на свежем воздухе в спокойном месте;
  • исключить просмотр телевизора, компьютерные и видеоигры.

Исследование проводится в комнате, изолированной от световых и звуковых раздражителей. Запись производится на автономный блок, в котором находится карта памяти. Исследование синхронно записывается на жёсткий диск для проведения оценки, распечатки значимых фрагментов и записи отдельных фрагментов на мобильный носитель информации.

Физиологическое значение сна. Мозговые волны

Расшифровка показателей ЭЭГ у взрослого

Для того чтобы расшифровать ЭЭГ и предоставить точные результаты, не упустить никаких мельчайших проявлений на записи, нейрофизиологи учитывают все важные моменты, которые могут отразиться на исследуемых показателях, таких как:

  • возраст пациента;
  • наличие определённых заболеваний;
  • возможные противопоказания.

По окончании сбора всех данных ЭЭГ и их обработки врач функциональной диагностики проводит анализ и формирует итоговое заключение, которое предоставляет для принятия дальнейшего решения по выбору метода терапии. Любое нарушение активностей может быть признаком заболеваний, обусловленных определёнными факторами.

Нарушениями ЭЭГ считается:

  • постоянная фиксация альфа-ритма в лобной доле;
  • постоянное нарушение волновой синусоидальности;
  • присутствие частотного разброса;
  • превышение разницы между полушариями до 35%;
  • амплитуда ниже 25 мкВ и свыше 95 мкВ.

При выявлении высокой амплитуды дельта-ритма нейрофизиолог может предположить наличие объёмного образования головного мозга. Завышенные значения тета и дельта-ритма, которые регистрируются в затылочной области, свидетельствуют о нарушении функции кровообращения, заторможенности задержку в развитии ребёнка.

Расшифровка ЭЭГ головного мозга у детей

ЭЭГ у детей имеет особенности. Запись ЭЭГ недоношенного ребёнка, родившегося на 25–28 неделе гестации, выглядит кривой в виде медленных вспышек дельта и тета-ритмов, которые периодически сочетаются с острыми волновыми пиками длиной 3–15 секунд при снижении амплитуды до 25 мкВ. У доношенных новорожденных детей эти значения разделяются на 3 вида показателей:

  • при бодрствовании (с периодической частотой 5 Гц и амплитудой 55–60 Гц);
  • в активной фазе сна (при стабильной частоте 5–7 Гц и быстрой заниженной амплитудой);
  • во время спокойного сна со вспышками дельта колебаний при высокой амплитуде.

На протяжении 3-6 месяцев жизни малыша количество тета-колебаний постоянно растёт. Для дельта-ритма характерен спад. С 7 месяцев до одного года у ребёнка формируются альфа-волны, а дельта и тета постепенно угасают.

На протяжении следующих 8 лет на ЭЭГ медленные волны постоянно заменяются быстрыми альфа и бета-колебаниями. До 15 лет в основном преобладают альфа-волны.

К 18 годам формирование биологической активности мозга завершается.

Для того чтобы пройти обследование и расшифровку результатов ЭЭГ, звоните по телефону Юсуповской больницы. Контакт центр работает каждый день круглосуточно. Нейрофизиологи анализируют ЭЭГ в динамике, сравнивают результаты исследования с нормой ЭЭГ.

Читайте также:  Воспитание девочки. Что надо знать родителям девочек?

Ночной видеомониторинг ЭЭГ

Видео ЭЭГ мониторинг является единственным объективным методом диагностики многих заболеваний центральной нервной системы. С помощью исследования неврологи определяют специфических нарушений в инициальной фазе записи ЭЭГ во время приступа. Система позволяет провести длительное обследование. На жёсткий диск синхронно записывается следующая информация:

  • запись ЭЭГ на цифровом электроэнцефалографе;
  • физиологические сигналы организма по полиграфическим каналам;
  • аудиоинформация с двух микрофонов;
  • видеоинформация от двух видеокамер;
  • маркеры, отражающие те или иные события, которые врач отмечает в ходе записи.

ЭЭГ ночной мониторинг, стоимость которого в Москве от 1200 рублей, осуществляется в следующих случаях:

  • при необходимости подтверждения диагноза эпилепсии;
  • для уточнения формы эпилепсии и локализации эпилептических очагов;
  • С целью подтверждения медикаментозной ремиссии эпилептической болезни и сдекватности проводимого противоэпилептического лечения;
  • для решения вопроса об отмене противоэпилептической терапии;
  • при пароксизмальных расстройствах сознания и пароксизмальных двигательных расстройствах;
  • для уточнения причины однократного эпилептического приступа;
  • с целью уточнения причины редких приступов (неправильно установленный диагноз, неполная компенсация);
  • при рецидиве приступов на фоне постоянного приёма лекарственных препаратов.

Ночной ЭЭГ видеомониторинг выполняют при задержке речи неясного генеза, прогрессирующем снижении когнитивных функций, минимальной мозговой дисфункции. Исследование необходимо делать пациентам, страдающим аффективно–респираторными пароксизмами, фебрильными судорогами, нарушениями дневного и ночного сна. Показаниями для ночного видео ЭЭГ мониторинга являются:

  • энурез, энкопрез (ночное недержание мочи и кала);
  • беттолепсия (преходящие нарушения сознания, наступающие на пике приступа кашля);
  • неэпилептические пароксизмы (ночные страхи, нарколепсия, снохождения);
  • пароксизмы головокружения неясной природы, которые возникают без объективной симптоматики.

Видео ЭЭГ мониторинг (цена зависит от длительности процедуры) нейрофизиологи выполняют при миоклонии и сходных с ними состояниях: миоклонусе во сне, – вегетативном миоклонусе, опсоклонусе (синдроме танцующих глаз), доброкачественном инфантильном миоклонусе.

ЭЭГ в Юсуповской больнице

ЭЭГ в Юсуповской больнице проводится с помощью современной диагностической аппаратуры в соответствии с международным протоколом. Это гарантирует соблюдение мировых стандартов качества.

Анализ ЭЭГ и расшифровку результатов исследования с использованием компьютерной программы проводят кандидаты медицинских наук, неврологи-нейрофизиологи.

Если результаты ЭЭГ трактуются неоднозначно, их обсуждают на заседании экспертного совета с участием профессоров и врачей высшей категории.

Для лечения пациентов в клинике неврологии созданы все условия:

  • Палаты европейского уровня комфорта;
  • Обеспечение индивидуальными средствами личной гигиены и диетическим питанием;
  • Вежливое обслуживание персоналом, имеющим высокий уровень профессиональной подготовки.

Благодаря наличию современных электроэнцефалографов, специально оборудованной лаборатории, врачи функциональной диагностики выполняют все виды процедур:

  • «Рутинную» ЭЭГ;
  • Дневной и ночной мониторинг;
  • Суточное исследование.

Длительное ЭЭГ исследование проводится в течение 1-2 суток. Пациенты в это время находятся в палатах повышенной комфортности. Их обеспечивают индивидуальными средствами личной гигиены и питанием, качество которого не отличается от домашней кухни. Персонал внимательно относится к пожеланиям пациентов.

Физиологические механизмы сна

Природа сна постоянно интересует врачей, ученых разных специальностей‑биологов, психологов, философов, да и простых людей. Величайшие мыслители уже давно обсуждали эту проблему.

Великий врач древности Гиппократ полагал, что сон возникает в результате оттока крови и тепла во внутренние области тела. Другой великий античный ученый Аристотель (384–322 гг. до н.э.

) объяснял сон тем, что пары, возникающие при переваривании пищи в желудке, разносятся по всему телу через гуморы (жидкости), вызывая сон. Это объяснение владело умами европейских ученых и принималось на веру почти две тысячи лет.

Несмотря на то, что все высшие позвоночные животные спят, а человек проводит во сне не менее трети своей жизни, природа и назначение этого состояния оставались неизвестными на протяжении веков. Хорошо известна была лишь витальная (жизненная, от лат. vita – жизнь) необходимость сна. Сон улучшает настроение, память, восстанавливает работоспособность человека.

Психиатры всегда подчеркивали, что расстройство сна нередко является первым симптомом (признаком) психического заболевания. Современное состояние этой проблемы определяется открытиями в науке начала XX века. В свою очередь, эти открытия стали возможны благодаря созданию новых методов исследования.

Прежде всего это методы полиграфической регистрации физиологических процессов во время сна (т.е. одновременной регистрации нескольких физиологических функций работы сердца, дыхания, мозга).

Большую роль сыграли также методы биохимического анализа биологически активных веществ, участвующих в процессах сна, и, наконец, психологические исследования, благодаря которым стремительно накапливались новые данные, однако интегрировать их в целостную концепцию оказалось весьма непросто.

Теперь уже стало очевидным, что сон высших млекопитающих, включая человека, представляет собой не просто покой, т.е. отсутствие активности, а особое состояние нервной высшей деятельности, и это состояние не однородно. Краткая история вопроса такова. В лаборатории И. П.

Павлова (начало XX века) было отмечено: если собакам предъявляли монотонные раздражители, например многократное повторение легкого прикосновения (касалкой) к коже бедра задней лапы, это вызывало у животных сонливость, и они часто засыпали.

Из этого наблюдения был, сделал вывод, что сон представляет собой широко разлившееся торможение (условное) по коре больших полушарий. Назначение такого торможения состоит в защите головного мозга собаки от монотонных раздражителей. Говоря о представлениях павловской школы о сне, нельзя не упомянуть случай, который приводился И. П.

Павловым для иллюстрации своей концепции. В Германии в клинику профессора Штрюмпеля поступил больной, который в результате травмы потерял зрение и слух, вернее – у него слышало одно ухо и сохранились остатки зрения в одном глазу. Когда эти оба «окна в мир» закрывали, больной засыпал. В дальнейшем в лаборатории И. П.

Павлова были проведены опыты на собаках, подтвердившие наблюдения, сделанные в клинике профессора Штрюмпеля. И. П. Павлов пришел к выводу, что если исключить постоянный приток импульсов в кору больших полушарий от органов чувств, – наступает сон.

Решающее значение в понимании нейрофизиологических механизмов сна имели работы по исследованию биоэлектрических процессов головного мозга животных и человека. В начале нашего столетия Г.

Бергер (1905) зарегистрировал от головного мозга человека, находящегося в спокойном состоянии, синусоидальные колебания электрического потенциала с частотой 8–11 Гц. Этот ритм получил название альфа‑ритма.

  Альфа‑ритм наиболее выражен в затылочных областях головного мозга и регистрируется в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами. Это открытие было началом применения электрофизиологического метода исследования к деятельности головного мозга человека.

В 30‑х годах нашего столетия стало известно, что перерезка у кошки мозгового ствола на уровне среднего мозга (препарат спящего мозга) вызывает сон. Этот факт был хорошо известен врачам, и они называли это состояние комой  (от греч. coma – сон).

Такой сон у кошки сопровождался медленными электрическими колебаниями на ЭЭГ (так называемые сонные веретена ). При перерезке мозга кошки на уровне первых шейных сегментов, т.е. отделение спинного мозга от головного, получали препарат бодрствующего мозга, т.е.

кошка следила глазами за движущимися перед ней объектами, шевелила вибриссами, а на ЭЭГ регистрировали быстрые колебания с частотой бета‑ритма (рис. 3.1). Совокупность этих данных привела исследователей к заключению, что структуры мозгового ствола осуществляют функцию пробуждения (arousal) головного мозга.

Оказалось, что если у дремлющей кошки через специальные электроды, вживленные в область мозгового ствола, производить электрическую стимуляцию ретикулярной формации, то это приводит к мгновенному пробуждению животного и настораживанию.

Физиологическое значение сна. Мозговые волны

Какие же структуры мозгового ствола кошки могут быть ответственны за состояние бодрствования? Это структуры ретикулярной формации,  или сетчатой формации.  Ретикулярная формация мозгового ствола была описана еще в прошлом столетии русским ученым В. М.

Бехтеревым (1898) и испанским ученым Рамон‑и‑Кахалем (1909) как диффузное скопление нейронов, пронизанное многочисленными нервными волокнами и занимающее срединное положение в мозговом стволе.

В настоящее время в составе ретикулярной формации мозга человека описано более 100 ядер.

Физиологическое значение сна. Мозговые волны

Для ретикулярной формации характерным является то, что многочисленные нейроны образуют как бы диффузную сеть (лат. Reticulae – сеть, отсюда и название всей структуры головного мозга), которая пронизана большим числом волокон, идущих от сенсорных ядер мозгового ствола (ядра черепных нервов).

Аксоны нейронов ретикулярной формации направляются вверх к коре больших полушарий, а также вниз к нейронам спинного мозга (рис. 3.2). Более того, сама ретикулярная формация мозгового ствола получает волокна от ряда структур головного мозга, в том числе от коры больших полушарий, и спинного мозга.

Сейчас принята гипотеза, что в норме «ретикулярный разряд» запускает корковые механизмы бодрствования, которые, в свою очередь, регулируют тонус ретикулярной формации ствола. Основываясь на этом, можно объяснить и результаты опытов в лаборатории И. П.

Павлова, когда собаки засыпали при действии монотонных раздражителей.

Эти раздражители возбуждают нейроны коры, которые, воздействуя на ретикулярную формацию ствола, и приводят к засыпанию собаки.

Действительно, оказалось, что в состав ретикулярной формации мозгового ствола входят не только структуры, при возбуждении которых животное просыпается и становится активным (настораживание, принюхивание и пр.), но и структуры, активация которых вызывает засыпание животного. Это ядра шва.

В окончаниях своих аксонов (синапсах) нейроны этих ядер выделяют серотонин. В опытах на животных было показано, что локальное разрушение этих ядер приводит к хронической бессоннице животного, которая может заканчиваться смертью.

Известно, что истощение серотонина мозга у человека также приводит к хронической бессоннице.

В настоящее время известно, что сон не является однородным состоянием головного мозга. В 1953 г. американские исследователи Азеринский и Клейтман открыли феномен «быстрого сна».

Этот феномен состоял в том, что медленноволновый сон (замедление колебаний ЭЭГ до 2–3 в секунду) периодически прерывался короткими периодами низкоамплитудной ЭЭГ высокой частоты (до 30–40 колебаний в секунду), что сопровождалось быстрыми движениями глазных яблок за закрытыми веками.

Отсюда часто употребляемое название этой стадии – REM‑стадия (от англ. rapid eye movement). Таким образом, сейчас принято выделять, по крайней мере две стадии сна – «медленный»  сон и «быстрый»  сон. В этих терминах отражен характер частоты колебаний ЭЭГ человека в эти периоды.

Согласно данным нейрофизиологических исследований «медленный» сон запускается ядрами шва. Эта цепочка ядер, содержащих серотонинергические нейроны, протянулась по средней линии через весь мозговой ствол от продолговатого до среднего мозга.

Как уже указывалось, торможение синтеза серотонина в головном мозге приводит к бессоннице, которую можно прекратить введением умеренных доз 5‑гидроокситриптофана (предшественника серотонина). Разрушение ядер шва также приводит к хронической бессоннице.

Читайте также:  Грудное вскармливание после кесарева: когда приходит молоко и как его сохранить

В настоящее время хорошо известно, как протекает сон человека. Переход человека от бодрствования ко сну проходит несколько стадий (рис. 3.3). Эти стадии надежно определяются по ЭЭГ, а также психологическому состоянию человека.

Стадия I  (А‑стадия) дремота (на ЭЭГ – медленные волны и отдельные вспышки альфа‑ритма).

Физиологическое значение сна. Мозговые волны

Весь ночной сон человека состоит из 4–5 циклов, каждый из которых начинается с периода «медленного» сна и завершается периодом «быстрого» сна (рис. 3.4).

Длительность такого цикла относительно постоянна и у здорового человека составляет 90–100 мин.

Структура ночного сна взрослого здорового человека также относительно постоянна: на «медленный» (дельта‑сон) приходится 20–30%, на «быстрый» – 15–25%.

Период сна здорового взрослого человека принято делить на несколько стадий. Соотношение фаз сна в онтогенезе человека закономерно меняется (рис. 3.5). У новорожденных парадоксальная фаза сна занимает около 50% времени суток. По мере взросления длительность парадоксальной фазы сна снижается и составляет у взрослого человека 20–23%.

При избирательной депривации дельта‑сна в восстановительную ночь увеличивается длительность III и IV стадий сна. Если человека полностью лишать сна, то в первую очередь увеличивается длительность дельта‑сна, он быстрее наступает, и лишь на вторую ночь происходит компенсаторное увеличение длительности «быстрого» сна.

Физиологическое значение сна. Мозговые волны

Можно думать, что человек, прежде всего, нуждается в медленноволновом сне. Установлено, что удлинение IV стадии сна улучшает запоминание вербального материала. При увеличении нагрузки на зрительный анализатор длительность дельта‑сна увеличивается. Подобные данные получены и при исследовании «быстрого» сна.

Результаты экспериментов по избирательной депривации «быстрого» сна свидетельствуют о высокой потребности человека в нем. Лишение человека «быстрого» сна приводит к значительным нарушениям психики: повышаются раздражительность и эмоциональная расторможенность, появляются галлюцинации, а при углублении этого состояния могут появиться параноидальные (навязчивые) идеи.

Поскольку период «быстрого» сна обычно связывают со сновидениями, то приведенные выше результаты в некоторой степени согласуются с психоаналитической концепцией о роли сновидений в регуляции психической жизни. Есть сведения, что чем более интенсивны движения глаз во время «быстрого» сна, тем лучше воспроизводятся сновидения.

Этому противоверечат некоторые другие данные, например у слепорожденных движения глаз в «быстром» сне также возможны, но зрительные сновидения отсутствуют.

Физиология сна и его влияние на работу мозга человека

Гордеев Кирилл Сергеевич1, Ермолаева Екатерина Львовна1, Жидков Алексей Андреевич1, Илюшина Елена Сергеевна1, Федосеева Любовь Алексеевна11Нижегородский государственный педагогический университет им. К. Минина

Библиографическая ссылка на статью:
Гордеев К.С., Ермолаева Е.Л., Жидков А.А., Илюшина Е.С., Федосеева Л.А. Физиология сна и его влияние на работу мозга человека // Современные научные исследования и инновации. 2018. № 12 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2018/12/88012 (дата обращения: 28.04.2022).

Сон – это функциональное состояние, характеризующее снижением двигательной активности, которое необходимо для восстановления способности мозга для аналитико-синтетической деятельности.

Существуют следующие объективные признаки сна:

  • Потеря субъектом активного сознания, выключение его активных связей с окружающим миром;
  • Фазовые изменения высшей нервной деятельности. Фазовые состояния ясно проявляются при переходе ко сну от бодрствования. И.П. Разенков определял три фазы, характеризующиеся нарушением закона физической силы раздражителей: уравнительная, парадоксальная и наркотическая;
  • Изменение поведения, утрата активной, целенаправленной деятельности, то есть принятие телом определенной позы;
  • Полиметрия. Изменение электроэнцефалограммы и других вегетативных показателей организма: электрокардиограмма, дыхание, температура тела, артериальное давление, показатели газообмена и т.д.

Во время сна периодически друг друга сменяют две фазы: фаза быстрого или парадоксального сна и фаза медленного сна. Первое проявление быстрого сна протекает 6-10 минут. Затем наступает фаза медленного сна.

Парадоксальный сон с интервалами 80-90 минут периодически сменяет фаза медленного сна.

Быстрому сну отводится ¼ часть всего сна, он возникает примерно 6-7 раз за ночь, и с последующим проявлением его длительность увеличивается, достигая перед пробуждением 20-30 минут.

В быстрой фазе сна мозг находится в деятельном состоянии, это проявляется в быстром движении глазных яблок, подергивании конечностей и век, а также учащении пульса и дыхания.

В состоянии быстрого или парадоксального сна субъект находится в глубоком сне, его нельзя разбудить сильными раздражителями, но возможно это сделать с помощью малейшего шороха.

Если спящий проснётся в эту фазу, то он легко вспомнит о содержании своего сновидения.

Фаза медленного сна наоборот способствует забыванию сновидений, которые появляются в этот период в менее ярком реальном образе.

Длится фаза от 1 до 1,5 часа, в течение этого времени снижается частота сердечного сокращения, кровяное давление и температура тела. Сердцебиение и дыхание становятся регулярными.

В последующем, когда бессознательное состояние становится ещё глубже, спящего возможно пробудить только громкими звуковыми сигналами или сильными толкающими движениями.

В мозге отсутствуют лимфатические сосуды, выполняющие очистку органов человека от ненужных, переработанных питательных веществ. Пространство вокруг мозга заполняет цереброспинальная жидкость, (далее ЦСЖ). ЦСЖ попадает внутрь мозга вдоль кровеносных сосудов, она устраняет отходы из пространства между клеток мозга.

Затем жидкость вместе с отходами сбрасывается в кровь. Этот процесс происходит наиболее быстро и эффективно только тогда, когда человек спит. Во время сна клетки мозга сокращаются и освобождают пространство, пропуская ЦСЖ, и позволяя ей очистить мозг от отходов.

Когда человек бодрствует мозг откладывает процесс очищения от межклеточных отходов на потом. Продукт обмена – это белок амилоид, производимый мозгом. У больных Альцгеймером амилоид собирается и накапливается в межклеточном пространстве мозга.

Поэтому полноценный, регулярный сон, составляющий 6-9 часов в сутки необходим для человека. Это своеобразная профилактика когнитивных изменений и деменции.

Сон выполняет важнейшие функции. Во-первых, очищение центральной нервной системы от метаболитов. Во-вторых, удаление накопившейся за день ненужной информации и эмоциональная перестройка, проявляющаяся в снижении возбудимости очагов мотивационного возбуждения.

В-третьих, переход информации кратковременной памяти в долговременную, поэтому учить материал перед сном намного эффективнее. Таким образом, во сне активизируются многие вегетативные функции и протекают процессы, необходимые для нормального функционирования организма.

Данные процессы не могут осуществляться при бодрствовании, поэтому человеку необходимо каждые сутки соблюдать правильный режим сна. Когда человек ложится спать его тело отдыхает, разум видит сны, а мозг продолжает работать.

От качества сна зависит здоровье мозга, который регулирует работу всех остальных органов человека.

Библиографический список

  1. Судаков К.В. Физиология. Основ и функциональные системы: Курс лекций / Под ред. К.В. Судакова. – М.: Медицина, 2000. – 784 с.: ISBN 5-225-04548-0
  2. Клуша В.Е. Пептиды – регуляторы функций мозга. Рига. 1984.

Физиология сна

Сон
— физиологическое состояние, которое
характеризуется прежде всего с потерей
активных психических связей субъекта
с окружающим его миром. Сон является
жизненно необходимым для высших животных
и человека. Треть жизни человека проходит
в состоянии периодически наступающего
сна.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ
ЗНАЧЕНИЕ СНА.
Длительное время считали, что сон
представляет собой отдых, необходимый
для восстановления энергии клеток мозга
после активного бодрствования. Однако,
в последнее время биологическое значение
сна рассматривается значительно шире.

Во-первых, оказалось, что активность
мозга во время сна часто выше, чем во
время бодрствования. Было установлено,
что активность нейронов ряда структур
мозга во время сна существенно возрастает.
Кроме того, во сне наблюдается активация
ряда вегетативных функций.

Все это
позволило рассматривать сон как активный
физиологический процесс, активное
состояние жизнедеятельности.

ОБЪЕКТИВНЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ (ПРИЗНАКИ) СНА. Сон
характеризуется прежде всего потерей
активного сознания. Глубоко спящий
человек не реагирует на многие воздействия
окружающей среды; если они не имеют
чрезмерной силы.

Рефлекторные реакции
во время сна снижены. Сон характеризуется
фазовыми изменениями ВНД, которые
особенно отчетливо проявляются при
переходе от бодрствования ко сну.

При
переходе от состояния бодрствования
ко сну наблюдаются следующие фазы:

  • *
    уравнительная,
  • *
    парадоксальная,
  • *
    ультрапарадоксальная,
  • *
    наркотическая.

Обычно
условно-рефлекторные реакции подчиняются
закону силы: на больший по силе условный
раздражитель величина условно-рефлекторной
реакции больше, чем на слабый раздражитель.
Фазы развития сна характеризуются
нарушением силовых отношений.

Уравнительная
фаза характеризуется тем, что животные
начинают отвечать одинаковыми по
величине условно-рефлекторными ответами
на условные раздражители различной
силы. Во время парадоксальной фазы на
слабые условные раздражители наблюдается
большая по величине условных раздражителей.

В наркотическую фазу животные отвечать
условно-рефлекторной реакцией на любые
условные раздражители.

Другим
показателем состояния
сна
является утрата способности к активной
целенаправленной деятельности.

Объективные
характеристики
состояния сна отчетливо обнаруживается
на ЭЭГ и при регистрации ряд изменений,
протекающих в несколько стадий. В
состоянии бодрствования характерной
является низкоамплитудная высокочастотная
ЭЭГ активность (бета-ритм). При закрывании
глаз и расслаблении эта активность
сменяется альфа-ритмом малой амплитуды.

В этот период происходит засыпание
человека, он постепенно погружается в бессознательное состояние. В этот
период пробуждение происходит достаточно
легко. Через некоторое время альфа-волны складываются в «веретена». Через
30 минут стадия «веретен» сменяется
стадией высокоамплитудных медленных
тета-волн. Пробуждение в эту стадию
затруднено.

Эта стадия сопровождается
рядом—изменений вегетативных показателей:
уменьшается частота сердечных сокращений,
снижается кровяное давление, температура
тела и др. Стадия тета-волн сменяется
стадией высокоамплитудных сверхмедленных
дельта-волн. Когда бессознательное
состояние становится еще глубже,
дельта-волны нарастают по амплитуде и
частоте. Дельта-сон — это период глубокого
сна.

Частота сердечных сокращений,
артериальное давление в эту фазу
достигают минимальных значений.

Описанные
изменения ЭЭГ
составляют
«медленноволновую»
часть сна, она длится 1-1,5 часа. Эта стадия
сменяется появлением в ЭЭГ низкоамплитудной
высокочастотной активности, характерной
для состояния бодрствования (бета-ритм).
Так как эта стадия появляется в фазу
глубокого сна, то она получила название «парадоксального» или «быстроволнового»
сна.

Читайте также:  Ксантоматозный холангитический цирроз. Гемохроматоз.

Таким
образом, по современным представлениям
весь
период одного цикла сна делится на два
состояния, которые сменяют друг друга
(такая смена происходит 6-7 раз в течение
ночи) и резко отличаются между собой:

  • медленноволновый или медленный (ортодоксальный) сон;
  • быстроволновый или парадоксальный сон.

Стадия
медленного
сна сопровождается высокоамплитудными
медленными дельта-волнами в ЭЭГ, а стадия
быстрого сна — высокочастотной
низкоамплитудной активностью
(десинхронизацией), которая характерна
для ЭЭГ мозга бодрствующего животного,
т.
е. по ЭЭГ показателям мозг бодрствует,
а организм спит. Это
и
дало
основание
назвать эту стадию парадоксальным сном.

Если
разбудить человека в фазу парадоксального
сна,
то
он сообщает о
сновидениях
и передает их содержание.
Человек,
проснувшийся в фазу медленного сна,
чаще всего не помнит сновидений.

Парадоксальная
фаза сна оказалась важной для нормальной
жизнедеятельности.

Если человека во
время сна сознательно лишать парадоксальной
фазы сна, например, будить его, как только
он переходит в эту фазу, то это приводит
к существенным нарушениям психической
деятельности.

Это свидетельствует о
том, что сон и особенно его парадоксальная
фаза является необходимым состоянием
подготовки к нормальному, активному
бодрствованию.

ТЕОРИИ
СНА.

Гуморальная
теория:
в качестве причины сна рассматриваются
специальные вещества, появляющиеся в
крови при бодрствовании. Доказательством
этой теории служит эксперимент, при
котором бодрствующей собаке переливали
кровь животного, лишенного сна в течение
суток. Животное-реципиент немедленно
засыпало.

В настоящее время удалось
идентифицировать некоторые гипногенные
вещества, например, пептид, вызывающий
дельта-сон. Вместе с тем, наличие
гипногенных веществ не является фатальным
признаком развития сна. Об этом
свидетельствуют наблюдения за поведением
двух пар неразделившихся близнецов.

У
этих близнецов эмбриональное разделение
нервной системы произошло полностью,
а системы кровообращения имели множество
анастомозов. Эти близнецы проявляли
различное отношение ко сну: одна девочка,
например, могла спать, а другая
бодрствовала.

Все это указывает на то,
что что гуморальные факторы не могут
рассматриваться как абсолютная причина
возникновения сна.

Вторая
группа теорий — нервные
теории сна. Клинические наблюдения
свидетельствовали о том, что при различных
опухолевых или инфекционных поражениях
подкорковых, особенно стволовых
образований мозга, у больных отмечаются
различные нарушения сна — от бессонницы
до длительного летаргического сна. Эти
и другие наблюдения указывали на наличие
подкорковых центров сна.

Экспериментально
было показано, что при раздражении
задних структур субталамуса и гипоталамуса
животные немедленно засыпали, а после
прекращения раздражения они просыпались.
Эти эксперименты указывали на наличие
в субталамусе. и гипоталамусе центров
сна.

В
лаборатории И. П.

Павлова было установлено,
что при применении длительно и настойчиво
неподкрепляемого условного раздражения
или при выработке тонкого дифференцировочного
условного сигнала, животные наряду с
торможением у них условно-рефлекторной
деятельности, засыпали.

Эти эксперименты
позволили И. П. Павлову рассматривать
сон как следствие процессов внутреннего
торможения, как углубленное, разлитое,
распространившееся на оба полушария и
ближайшую подкорку торможение. Так была
обоснована корковая теория сна.

Однако
ряд фактов не могли объяснить ни корковая,
ни подкорковая теории сна.

Во-первых,
наблюдения за больными, у которых
отсутствовали почти все виды
чувствительности, показали, что такие
больные впадают в состояние сна как
только прерывается поток информации
от действующих органов чувств.

Например,
у одного больного из всех органов чувств
был сохранен только один глаз, закрытие
которого погружало больного в состояние
сна. Больная с сохранением чувствительности
только на тыльной поверхности предплечья
одной руки, постоянно пребывала в
состоянии сна.

Просыпалась она только
тогда, когда дотрагивались до участков
кожи, сохранивших чувствительность.

Во-вторых,
остается неясным, почему спят безполушарные
животные и новорожденные дети, у которых
кора морфологически еще недостаточно
дифференцирована.

Многие
вопросы центральной организации
процессов сна получили объяснение с
открытием восходящих активизирующих
влияний ретикулярной формации ствола
мозга на кору больших полушарий.
Экспериментально было доказано, что
сон возникает
во
всех
случаях сохранения восходящих активирующих
влияний ретикулярной формации
на
кору
мозга.

Наряду
с этим были установлены нисходящие
влияния коры мозга на подкорковые
образования. Особенно важны влияния
фронтальных отделов коры больших
полушарий на лимбические структуры
мозга и гипоталамические центры сна.

В
бодрствующем состоянии при наличии
восходящих активирующих влияний
ретикулярной формации на кору мозга,
нейроны лобной коры тормозят активность
нейронов центра сна заднего гипоталамуса.

В состоянии сна, когда снижаются
восходящие активирующие влияния
ретикулярной формации на кору мозга,
тормозные влияния лобной коры на
гипоталамические центры сна снижаются.

Важным
обстоятельством, имеющим прямое отношение
к природе
сна,
явилось
установление
факта реципрокных отношений между
лимбико-гипоталамическими и ретикулярными
структурами мозга. При возбуждении
лимбико-гипоталамических структур
мозга наблюдается торможение структур
ретикулярной формации ствола мозга и
наоборот.

Следовательно,
состояния бодрствования и сна
характеризуются специфической
архитектоникой, своеобразной «раскладкой»
корково-подкорковых взаимоотношений.

При
бодрствовании за счет потоков афферентации
от органов чувств активируются структуры
ретикулярной формации ствола мозга,
которые оказывают восходящее активирующее
влияние на кору больших полушарий.

При
этом нейроны лобных отделов коры
оказывают нисходящие тормозные влияния
на кору больших полушарий.

При этом
нейроны лобных отделов коры оказывают
нисходящие тормозные влияния на центры
сна заднего гипоталамуса, что устраняет
блокирующие влияния гипоталамических
центров сна на ретикулярную формацию
среднего мозга.

В
состоянии сна при уменьшении потока
сенсорной информации снижаются восходящие
активирующие влияния ретикулярной
формации на кору мозга, в результате
чего устраняются тормозные влияния
лобной коры на нейроны центра сна заднего
гипоталамуса. Эти нейроны, в свою очередь,
начинают еще активнее тормозить
ретикулярную формацию ствола мозга. В
условиях блокады всех восходящих
активирующих влияний подкорковых
образований на кору мозга наблюдается
медленноволновая стадия сна.

Гипоталамические
центры за счет многофункциональных
связей с лимбическими структурами мозга
могут оказывать восходящие активирующие
влияния на кору мозга при отсутствии
влияний ретикулярной формации ствола
мозга.

Рассмотренные
выше механизмы составляют корково-подкорковую
теорию сна, предложенную П. К. Анохиным.
Эта теория позволила объяснить все виды
сна и его расстройства. Она исходит из
ведущего постулата о том, что какова бы
ни была причина сна, состояние сна
связано с важнейшим механизмом –
снижением восходящих активирующих
влияний ретикулярной формации на кору
мозга.

Развитие
сна объясняется уменьшением восходящих
активирующих влияний ретикулярной
формации за счет торможения активности
ее нейронов при электрическом раздражении
заднего гипоталамуса.

Сон
бескорковых животных и новорожденных
детей объясняется слабом выраженностью
нисходящих влияний лобной коры на
гипоталамические центры сна, которые
при этих условиях находятся в активном
состоянии и оказывают тормозное действие
на нейроны ретикулярной формации ствола
мозга.

Сон новорожденного периодически
прерывается» только возбуждением
центра голода, расположенного в
латеральных ядрах гипоталамуса, который
тормозит активность центра сна. При
этом создаются условия для поступления
восходящих активирующих влияний
ретикулярной формации в кору.

Новорожденный
просыпается и бодрствует до тех пор,
пока не снизится активность центра
голода за счет удовлетворения пищевой
потребности.

Становится
понятным, что во всех случаях резкого
ограничения сенсорной информации,
имевшего место у некоторых больных, сон
возникал вследствие снижения восходящих
активирующих влияний ретикулярной
формации ствола мозга на кору.

Корково-подкорковая
теория сна объясняет многие расстройства
сна. Бессонница, например, часто возникает
как следствие перевозбуждения коры под
влиянием курения, напряженной творческой
работы перед сном. При этом усиливаются
нисходящие тормозные влияния нейронов
лобной коры на гипоталамические центры
сна и подавляется механизм их блокирующего
действия на ретикулярную формацию
ствола мозга.

Неглубокий
сон наблюдается при частичной блокаде
механизмов восходящих активирующих
влияний ретикулярной формации на кору
мозга.

Длительный, например, летаргический
сон может наблюдаться при раздражении
центров заднего гипоталамуса сосудистым
или опухолевым воспалительным процессом.

При этом возбужденные клетки центра
сна непрерывно оказывают блокирующее
влияние на нейроны ретикулярной формации
ствола мозга.

Понятие
о «сторожевых пунктах»
как
частичном бодрствовании во время сна
объясняется наличием определенных
каналов реверберации возбуждений между
подкорковыми структурами и корой больших
полушарий во время сна на фоне снижения
основной массы восходящих активирующих
влияний ретикулярной формации на кору
мозга.

«Сторожевой пункт» или очаг
может определяться сигнализацией от
внутренних органов, внутренними
метаболическими потребностями и внешними
жизненно важными обстоятельствами.

Например, кормящая мать может очень
крепко спать и не реагировать на
достаточно сильные звуки, но она быстро
просыпается при легком шевелении
новорожденного ребенка. Иногда «сторожевые
пункты» могут иметь прогностическое
значение.

Например, в случае патологических
изменений в том или ином органе, усиленная
импульсация от него может определять
характер сновидений и быть своего рода
прогнозом заболевания, субъективные
признаки которого еще не воспринимаются
в состоянии бодрствования.

Гипнотическое
состояние можно определить как частичный
сон.
Возможно,
гипнотическое
состояние создается
за
счет возбуждения лимбико-таламических
структур на фоне сохраняющейся части
восходящих активирующих влияний
ретикулярной формации на кору мозга,
определяющих поведенческую деятельность.

Избирательная
активация лимбических структур мозга
наблюдается при воздействии на мозг
импульсов электрического тока при так
называемом электросне, при этом
формируется гипнозоподобное состояние.

Сон,
как особое состояние организма и прежде
всего — состояние мозга характеризуется
специфическими корково-подкорковыми
соотношениями и продукцией специальных
биологически активных веществ, применяется
при лечении невротических, астенических
состояний, снятия психоэмоционального
напряжения и при ряде психосоматических
заболеваний (ранние стадии гипертонической
болезни, нарушения сердечного ритма,
язвенные поражения желудочно-кишечного
тракта, кожные и эндокринные расстройства).

Фармакологический
сон неадекватен по своим механизмам
естественному сну. Различные «снотворные»
препараты ограничивают активность
разных структур мозга -ретикулярной
формации ствола мозга, гипоталамической
области, коры головного мозга.

При этом
нарушаются естественные механизмы
формирования стадий сна, его динамики,
пробуждения. Помимо этого при
фармакологическом сне могут нарушаться
процессы консолидации памяти, переработки
и усвоения информации и др.

Следовательно,
использование фармакологических средств
для улучшения сна должно иметь достаточное
медицинское обоснование.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector