Събуждате се, протягайки се сладко в меко легло, ставате и виждате през огромен прозорец слънцето, изгряващо над океана, белия пясък на плажа и палмите. През отворената врата на лоджията духа свеж морски бриз и се чува звукът от прибоя. Пиете ароматно прясно смляно кафе, напускате вратите на двуетажна вила, влизате в колата с отглеждащ кон на качулката, завъртате ключа и към благородния рев на двигателя V8 … Най-накрая се събуждате от звъненето на будилника.
Отново коварният мозък ни накара да повярваме в реалността на случващото се. Но как го прави? Как човек успява да накара човек да лежи почти неподвижен в продължение на седем или повече часа, като показва най-интересните блокбастери с вълнуващ сюжет? Причината за това са най-сложните биохимични процеси, в които участват не една или две мозъчни структури, а цяла мрежа. Как протича взаимодействието и "превключването" на будността в сън? Как се развива сънят и кога идват сънищата? Защо понякога, събуждайки се от будилника, се чувстваме способни да движим планини, а понякога раздразнено готови да унищожим всичко наоколо?
През булото на времето
Сомнологията - науката, която изучава съня, се появи сравнително наскоро, защото възрастта на първите фундаментални изследвания в „царството на Морфей“не надвишава 120 години. Преди това на съня се придаваше мистично значение като гранично състояние между живота и смъртта. Аристотел казва: „Сънят, очевидно, по своята същност принадлежи на такива състояния, като например границата между живота и не живота, а спящият човек не съществува напълно и съществува.“Големият лекар на древността Хипократ е вярвал, че сънят възниква в резултат на отлива на кръв и топлина от главата във вътрешните участъци на тялото. Това обяснение доминирало умовете на европейските учени и било възприето с вяра почти две хиляди години. В едно нещо Хипократ беше прав: причините за потапянето на човек в света на мечтите трябваше да се търсят в главата.
Мрежата за регулиране на съня функционира като спусък без междинни позиции. Този механизъм е възможен поради блокирането на центровете на заспиване и събуждане. Щом една от страните получи предимство, цялата система моментално преминава в противоположно състояние. За да не се превключва напред и назад всяка минута, орексинът възбужда всички центрове на будност, без да потиска центъра на съня. Този лек дисбаланс затруднява превключването достатъчно просто, че сравнително рядко преминаваме от сън към будност и обратно. За прехода към сън е необходимо системата за възбуждане да отслаби и активността на центъра за сън да се увеличи. Този бавен процес е познат на всички, тъй като постепенно нараства умората.
И сега настъпи ХХ век. В Германия пациент е приет в клиниката на проф. Струмпел, който частично е загубил зрението и слуха си в резултат на травма - глух в едното ухо и сляп на едното око. Лекарите забелязали, че когато и двата останали „прозорци към света“се затварят, пациентът заспива. Известният физиолог Павлов се заинтересувал от тези наблюдения и решил да проведе подобни експерименти върху любимите си предмети - кучета. Той откри, че ако изключите постоянния приток на импулси от сетивата в мозъчната кора, тогава настъпва сън. Ученият също изследва ефектите на монотонните стимули, като многократно повтаря леки докосвания до кожата на бедрото на задната лапа. Те почти винаги евтаназират животни и това дава право на изследователя да вярва, че сънят е условно инхибиране, което се разпространява широко в мозъчната кора, т.е.който е предназначен да предпазва мозъка на кучето от прекомерни повторения на всякакво дразнене.
Промоционално видео:
Следващата стъпка към преодоляване на тайните на съня беше появата на метода на електроенцефалографията (ЕЕГ). През 1905 г. немският физиолог Ханс Бергер за първи път регистрира синусоидални трептения на електрическия потенциал с честота 8-11 Hz при човек, който е бил в спокойно състояние със затворени очи, най-силно изразени в тилната област на мозъка. Тези колебания се наричат алфа ритъм.
Началото и продължителността на съня се регулират от сложни физиологични процеси, сред които има два основни - хомеостатичната нужда от сън (т. Нар. Процес S, стрелки надолу) и вътрешния часовник (процес С, стрелки нагоре на фигурата). Жълтата линия показва "сумата" на тези два процеса.
През 30-те години на миналия век ситуацията става малко по-ясна: учените, като отрязаха мозъчното стъбло на котката на нивото на средния мозък, предизвикаха животното в кома - състояние, подобно на съня. В същото време на ЕЕГ на котката се наблюдават бавни електрически трептения, които по-късно са наречени „сънливи вретена“(рисунката прилича на въртене с главата надолу). Когато мозъкът беше изрязан на нивото на първите цервикални сегменти, отделяйки гръбначния мозък от мозъка, беше възможно да се получи така наречената подготовка на будния мозък: котката следваше предметите, движещи се пред нея с очите си, а ЕЕГ показваше трептения с честота 14-30 Hz (бета ритъм). Стана ясно, че в мозъка на животните има различни структури - отговорни за заспиването и отговорни за събуждането.
Център на жизнерадост
В края на 19 век Владимир Бехтерев и Сантяго Рамон и Каджал описват структурите на мозъчния ствол на котката, отговорни за състоянието на будност, които в средата на мозъчния ствол виждат отворен куп от неврони, проникнати от нервни влакна. Но защо е необходима тази формация, италианският невролог Джузепе Моруци и американският невролог Хорас Магун установяват едва през втората половина на ХХ век. Те нарекли тази структура ретикуларната формация ("ретикула" на латински означава "мрежа"). Именно в мозъчния ствол се намират ядрата, които концентрират в себе си всички импулси от сензорни рецептори, отиващи към мозъка. Дългите процеси (аксони) на невроните на ретикуларната формация са свързани с кората на главния мозък и с невроните на гръбначния мозък. Нервните влакна от кората и от гръбначния мозък също отиват към самата ретикуларна формация, т.е.така се формира сложна система за обратна връзка. Сигналите от ретикуларната формация (ретикуларен разряд) задействат механизмите на будността в мозъчната кора, а кората от своя страна контролира състоянието на ретикуларната формация.
Ковчеже със сън
През 1990 г. излиза филмът „Пробуждане“, базиран на едноименната книга на известния психиатър Оливър Сакс. Той говори за странна група от 80 пациенти в напреднала възраст, които страдат от неизвестна болест, наподобяваща аутизъм или болест на Паркинсон повече от 40 години. Пациентите на Sachs са последните оцелели жертви на мистериозна епидемия, която внезапно започна в Европа през зимата на 1916-1917 г., след което се разпространи в целия свят и уби 5 милиона души в периода след Първата световна война. Пациентите изпаднаха в внезапна апатия и страдаха от висока температура, зрителни увреждания и халюцинации. Тогава болестта се превърна в хронична форма и беше придружена от огромен брой различни клинични прояви. Но всички форми имаха едно общо - разстройство на съня. Този факт изглежда интересен на виенския невролог барон Константин фон Екомомо. Той откри, че някои пациенти спят твърде много, седмици, месеци, събуждайки се само за да пият и ядат, докато други напълно губят сън. При аутопсии ученият открил подобна анатомична картина: в определена област на диенцефалона при пациенти е имало масивна смърт на нервните клетки.
Тази област на мозъка се нарича хипоталамус, защото се намира под таламуса, областта на мозъка, която преразпределя сигналите от сетивата. Ако можехме да вмъкнем показалеца директно в главата на нивото на моста на носа, тогава щяхме да почиваме точно в дупката, където се намира - „турското седло“. Хипоталамусът е един от най-важните центрове, които контролират вегетативната нервна система, регулирайки по-специално телесната температура, кръвното налягане, апетита, сексуалното желание и жаждата. Економо, разбира се, не знаеше всичко това. Той обаче подозира, че трябва да има център, който контролира съня. „Очевидно - заключи изследователят, - тези клетки правят нещо, благодарение на което заспиваме.“
Сега, благодарение на изследванията на Клифърд Сейпер от Харвардския университет в Бостън, стана известно, че в хипоталамуса наистина има специална зона, която се активира при заспиване - вентролаторен преоптичен регион (VLPO). Аксоните на невроните от VLPO се спускат към зоните, които поддържат будността. И обратно, за да не ни позволи да заспим, центърът на енергията трябва да има връзка с хипоталамуса, така че нервните влакна да отидат отдолу нагоре.
Сейпър и неговите колеги заключиха, че клетките в предната част на хипоталамуса са центърът за сън, който използва аксоните си, за да потисне центровете на будността в мозъчния ствол, който включва средния мозък и поните. Този процес в крайна сметка води до заспиване. „Може би това е ключът към целия механизъм, който чрез хипоталамуса контролира състоянието на съня и будността“, пише неврологът. Така през 2005 г. се появи съвременната концепция за съня, която Сипер публикува в статията си в списанието Nature. Според тази концепция, цялата „система за сън“е мрежа от няколко взаимосвързани възли, които превключват по специален начин в определени моменти от време и регулират съня и будността.
Мозъчна конфронтация
Първата част от общата система за сън-събуждане е инхибиращата система. Това е VLPO в предния хипоталамус, от който се изпраща инхибиторна вълна към системата за будност и това води до прехвърляне на мозъка в „режим на сън“. От гледна точка на биохимията основната "спирачна течност" на системата е гама-аминомаслената киселина (GABA). Действайки върху специални рецептори, той потиска активността на невроните. GABA рецепторите са канал в клетъчната мембрана, заобиколен от големи протеинови молекули, които могат да променят своята пространствена структура (сравнително казано, „разгънете се“или „сгънете“). Когато GABA се свързва с рецепторите, луменът на канала се увеличава, повече хлорни йони преминават през него, което води до намаляване на електрическата проводимост на клетъчната мембрана - което го прави по-малко чувствителен към електрически влияния. И това води до потискане на импулсната активност - клетката "намалява скоростта" от бърз "галоп" до спокойна "стъпка".
Втората част на системата е възбудителната система, която се основава на осем нервни възли, които образуват два успоредни снопа. Чрез тях вълните на възбуждане се провеждат до мозъчната кора. Единият сноп започва в ретикуларната формация (това е мозъчният ствол), другият - в така нареченото синьо петно (Locus coeruleus). Клетките тук произвеждат повечето от възбуждащия невротрансмитер норепинефрин в мозъка. Районът е отговорен за появата на страх и паника, както и за голяма част от нашата възбуда.
Има и други невротрансмитери (допамин, серотонин и други), но те са свързани с различни процеси в мозъка. Съществува обаче още един специфичен невротрансмитер за сън. Латералният (латерален) хипоталамус съдържа няколко десетки хиляди нервни клетки, които произвеждат специален невротрансмитер, орексин (хипокретин). Биохимиците изолират това вещество едва през 1998 г. Ако има твърде малко орексин или ако в мозъка липсват съответните рецепторни молекули, се появява рядко заболяване - нарколепсия, което се характеризира с внезапни пристъпи на сънливост и заспиване.
Ден, нощ - далеч ден
Това обаче е само част от механизма на съня. Както цялата жива природа, хората живеят в съответствие със собствените си вътрешни ритми, които са обвързани с циклите на деня и нощта. Има момент, в който човек е склонен да спи и има време за активна работа. Тялото има "биологичен часовник" - мелатонергичната система. Основните играчи в него са супрахиазмалните ядра на хипоталамуса и епифизата (епифизна жлеза), които са разположени в междинния участък на мозъка.
Когато светлината удари ретината, информацията за това отива в супрахиазматичните ядра на хипоталамуса (малки часове) и след това, изминавайки дълъг път, тя навлиза в епифизната жлеза, или така нареченото трето око, което обслужва много животни, например влечуги и птици. детектор за ниво на светлина При хората в процеса на еволюция големите полукълба на мозъка са се увеличили значително, затваряйки епифизата и той е загубил контакт със светлина. Природата трябваше да "измисли" целия този сложен и съществуващ в днешно време начин за регулиране на синтеза на "сънен" хормон.
Епифизната жлеза произвежда мелатонин, хормонът на нощта и тъмнината. Когато нивата на светлината спадат вечер, се отделя мелатонин, който сигнализира на клетките да „приключат деня“. Основната му функция е инхибиращият ефект върху супрахиазматичните ядра, чрез които се активират системите за събуждане.
Този процес може да се сравни с работата на термостат, който поддържа определена температура в хладилника. Колкото по-дълго живеем активен живот, толкова по-силно центърът за сън изпитва желание да включи превключвателя за сън. Колкото по-дълго спим, толкова по-малка е нуждата от сън, така че в даден момент системата за събуждане поема и ние се събуждаме и чувстваме, че сме спали. Този модел на регулиране се нарича двуфакторен и е разработен през 1982 г. от ръководителя на катедрата по психофармакология и сомнология в университета в Цюрих Александър Борбели. Според нея нуждата ни от сън в определен момент е резултат от взаимодействието на хронобиологични и хомеостатични (поддържащи вътрешен баланс) фактори. Ученият нарече тези компоненти процес S и процес С. Процес S е хомеостатичният компонент на нуждата от сън, а процесът С е влиянието на вътрешния часовник, основната задача на който е да остави нощта за дълъг сън.
"Обратно, Process S е като часовници", казва Борбели. - По време на будност пясъкът се изсипва отгоре в долния съд; при заспиване часовникът се превръща. Следователно, за усещането за добра почивка е важно не само колко време сме спали подред, но и колко време сме отделили през деня, за да оформим компонента S. И това има добро практическо приложение, известно на мнозина: ако знаете, че няма да можете да заспите достатъчно през нощта, можете да опитате да спите рано в средата на предишния ден. И тогава ще се почувствате много по-добре.
И това е само бегъл поглед към системата, отговорна за съня. Както казва Юрген Зули, сомнолог от Регенсбург, „Сънят не е покой, това е различно събуждане“.
Анна Хоружая
