kub
Островок  здоровья

----
  
записная книжка врача акушера-гинеколога Маркун Татьяны Андреевны
----
 
 
 

Сон как хронобиологический процесс

Первым официальным документом, затрагивающим вопросы хронобиологии, считается доклад Жана Жака д'Орту де Майрана (J. De Mairan) в Парижской Академии наук в 1729 г. В своем докладе естествоиспытатель описал результаты опытов над гелиотропным растением Mimosa pudica, раскрывающим свои листья на свету. Жан Жак отметил, что периодичность раскрывания растения сохранялась даже в условиях длительного отсутствия освещения и предложил "господам ученым" заняться этой загадкой. В 1866 г. Вильям Огле (W. Ogle) провел серию наблюдений, продемонстрировавших наличие суточных колебаний температуры у человека. В 1906 г. Симпсоном и Галбрайтом (Simpson and Galbraith) было высказано предположение, что температурный ритм млекопитающих имеет внутренний источник управления, не зависящий от светового периода.

Следует отметить, что, несмотря на очевидный ритмический характер цикла сон-бодрствование, хронобиология развивалась в относительной изоляции от сомнологии. Это было связано с тем, что большинство известных хронобио-логических экспериментов проводилось без привлечения регистрации ЭЭГ, в то же время главным объектом изучения у сомнологов в 30-70 гг. были кошки и собаки, не имевшие выраженной ритмической организации поведения.

Как и всякая другая наука, хронобиология имеет свой понятийный и методологический аппарат. Основной ее задачей применительно к человеческому организму является выявление и всестороннее определение биологических ритмов, т.е. циклически повторящихся изменений физиологических функций и поведения. В настоящее время известно более 100 таких ритмов. Франц Халь-берг в 1959 году предложил разделять их на циркадианные, период которых составляет около 24 часов (например, цикл сон-бодрствование, ритм колебаний внутренней температуры, ритм выделения кортизола); ультрадианные с периодом менее 24 часов (ритм сердечных сокращений, ритм дыхания) и ин-фрадианные с периодом более суток (менструальный цикл, ритм сезонных колебаний настроения и активности). Наиболее распространены циркадианные ритмы.

Другим важным предметом изучения хронобиологии является выявление так называемых времязадателей (Zeitgeber) - воздействий, которые могут изменять характеристики биологических ритмов, смещать их в ту или другую сторону по временной оси. Во многочисленных опытах на животных и экспериментах на добровольцах было показано, что главным времязадателем для животных и человека является уровень освещенности. Именно повторяющиеся каждые сутки периоды высокой освещенности позволяют синхронизировать большинство ритмов организма с 24-часовыми изменениями окружения. Было показано, что для процесса подстройки (entraintment, вовлечения) "внутренних часов" организма достаточно даже сравнительно коротких 15-60 мин. периодов интенсивного светового воздействия. При этом важную роль для развития эффекта играет текущее положение управляемого физиологического показателя на 24-часовой кривой его суточной динамики. Для многих показателей были построены так называемые "кривые фазового отклика", было показано, что максимальный эффект оказывают времязадающие воздействия, применяемые в начальных или конечных точках этой кривой.

Czeisler с соавт. (1986) удавалось добиться смещения цикла сна-бодрствования на более позднее или, наоборот, более ранее время. Если световое воздействие приходилось на начало периода сна (В), то это приводило к смещению времени засыпания на более позднее время (отставленный фазовый сдвиг), если на конец периода сна (С) - к смещению на более раннее время (преждевременный фазовый сдвиг). Световое воздействие в середине цикла сон-бодр-ствование (А) не привело к заметным временным сдвигам периода сна.

По силе влияния воздействия на ритмы организма главным является световой времязадатель. В связи с этим в настоящее время времязадатели принято делить на фотические (световые) и нефотические.

Появление электрического освещения и возможности искусственно сокращать темное время суток привело к изменению внешних характеристик естественных циклов организма, в том числе сна-бодрствования (этот эффект называют еще эффектом Эдисона, по имени изобретателя Томаса Эдисона (Т. Edison), однако послужило причиной развития не встречавшихся ранее патологических состояний, связанных с нарушениями циркадианных ритмов. Тем не менее, подчеркивается несравненно более слабая роль социальных времязадателей по сравнению с фотическими.

Огромный вклад в изучение биологических ритмов человека внесли наблюдения за поведением людей в условиях частичной или полной изоляции. В 1939 году профессор Натаниэль Клейтман (N. Kleitman) с сотрудником Брюсом Ричардсоном (В. Richardson) провели более 1 месяца в пещере Маммот (штат Кентукки). Здесь они жили и работали в условиях искусственного 28-часового дня. В таких условиях искусственной десинхронизации было показано, что ритм температуры может не совпадать с циклом сон-бодрствование. Так, в течение одной недели жизни в условиях изоляции на 6 циклов сна-бодрствования пришлось 7 циклов колебаний температуры. В 1962 г. директор Института поведенческой физиологии имени Макса Планка в Баварии Юрген Ашофф (J. Aschoff) с физиком Рутгером Вивером (R. Wever) организовали цикл исследований биологических ритмов человека в условиях полной изоляции. Для этого использовался бывший военный бункер, где были оборудованы помещения для автономного проживания, куда не проникали внешние шумы и свет. Всего в исследовании приняло участие более 200 добровольцев, живших в условиях изоляции по несколько недель. Результаты наблюдений были обобщены в монографии "Циркадная система человека", ставшей классическим трудом по хронобиологии.

Крайне важная информация были получена относительно характеристик цикла сон-бодрствование человека. Оказалось, что у большинства обследованных (у 60%) период цикла составил около 25 часов. На 20-й день эксперимента, после прекращения действия времязадателей ритм сна-бодр-ствование испытуемого стал свободновыбранным и составил 25,3 часа. При этом в условиях изоляции у некоторых испытуемых проявлялись колебания индивидуального периода сна-бодрствования от 12 до 70 часов! Было показано, что температурный ритм у человека является более стабильной величиной. Его период изменялся в диапазоне 23-27 ч. в среднем составляя 24,5 ч. В условиях изоляции, как и при принудительной десинхронизации в опыте Н. Клейтмана происходило рассогласование ритмов сна-бодрствования и внутренней температуры, что подтверждало наличие для них различных водителей ритма (пейсмейкеров). Интересным сопутствующим фактом, полученным в этих исследованиях, было то, что испытуемые отмечали значительное улучшение самочувствия тогда, когда начинали жить по "субъективным суткам". В 1972 г. был также проведен цикл исследований французским спелеологом Мишелем Сифром (М. Siffre), находившимся в течение 59 дней в пещере на глубине 375 футов. Его свободновыбранный (free running) период цикла сон-бодрствование составил 24,5 ч. В более поздних опытах с принудительной десинхронизацией, проведенных Чарльзом Цейслером, были определены другие показатели внутреннего периода цикла сна-бодрствования - 24,2 ч. (от 23,9 до 24,4 ч.).

Таким образом, было доказано, что цикл сон-бодрствование человека имеет значение, не точно совпадающее с 24-х часовыми сутками, его период варьирует в довольно широких пределах и жестко не связан с другими ритмами, такими как температура тела и ритм секреции гормонов. Было предположено наличие единого центра, организующего биоритмы человека, и выявлены факторы, влияющие на эту активность (фотические и нефотические времязадатели).

В настоящее время считается, что единым пейсмейкером, регулирующим ритмическую деятельность организма человека и некоторых млекопитающих, являются супрахиазматические ядра (СХЯ). Это парные образования в области переднего гипоталамуса объемом 0,1 мм3, которые содержат около 20 ООО нейронов. Выделяют вентролатеральную и дорзомедиальные области СХЯ. Первая является основным коллектором внешних нейрональных потоков и образована, в основном, клетками, содержащими вазоактивный интестинальный пептид (ВИП). В центральных отделах СХЯ находятся значительные скопления нейронов, содержащих гастрин-высвобождающий пептид. В дорзомедиальной области находятся вазопрессин-содержащие клетки. Тормозные нейроны, содержащие гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК) рассеяны диффузно. СХЯ расположены прямо над оптическим перекрестом (chiasma optica), откуда к ним отходит нервный ствол ретино-гипоталамического тракта (РГТ). Это основной путь фотического времязадателя. Показано, что треть нейронов СХЯ реагирует на свет, и чтобы вызвать их активацию, достаточно уровня освещенности в 180 люкс. Основными медиаторами РГТ являются возбуждающие аминокислоты (глутамат и аспартат), также в его нейронах обнаружены субстанция Р и гипофизарный пептид, активирующий аденилатциклазу. Другим путем фотического времязадателя является геникулогипоталамический тракт (ГГТ), проходящий через коленчатое тело. В межколенчатой области (intergeniculate leaflet) к нему присоединяются проекции, осуществляющие и нефотические влияния на СХЯ от ядер шва и locus coeruleus. Три основных нейромедиатора определяют деятельность ГГТ: нейропептидУ, метэнкефалин и гамма-аминомасляная кислота. Нефотические влияния на деятельность СХЯ осуществляются посредством прямых невральных проекций от холинергических нейронов переднего мозга, серотонинергических ядер шва (медиальной части) и межколенчатой области (нейропептид Y). Определены и эфферентные пути СХЯ. Это волокна проецирующиеся в задний гипоталамус (паравентрикулярные ядра), в передний гипоталамус (медиальная преоптическая область, латеральная перегородка, stria terminalis и паравентрикулярные ядра таламуса), в задний гипоталамус, рет-рохиазменную область, ветромедиальный и латеральный гипоталамус и присоединяющиеся к оптическому тракту. У человека с возрастом и при дегенеративных мозговых заболеваниях наблюдается уменьшение числа нейронов в СХЯ. Интересно, что число нейронов СХЯ у женщин и мужчин сравнимо, однако в исследовании D. Swaab и М. Hofman (1990) было выявлено, что у муж-чин-гомосексуалистов их в два раза больше, чем у придерживающихся традиционной ориентации.

Другим органом, вовлеченным в регуляцию биологических ритмов человека, является шишковидная железа (эпифиз). Это непарное образование треугольной формы размером 1-1,2 см (у взрослых) лежащее в области промежуточного мозга над верхними бугорками крыши среднего мозга. Эпифиз является эндокринной железой, вырабатывающей гормон мелатонин - индол, продуцируемый из триптофана. Кроме эпифиза, синтез мелатонина осуществляется также сетчаткой, цилиарным телом глаза и органами желудочно-кишечного тракта. Ритм секреции М эпифизом носит четко выраженный циркадианный характер. Уровень этого гормона в крови начинает повышаться в вечернее время, совпадая с уменьшением уровня освещенности, достигает максимума в середине ночи (2-3 ч.), затем прогрессивно уменьшается к утру. В дневное время секреция мелатонина остается на очень низком уровне. Циркадианный ритм выработки мелатонина эпифизом задается СХЯ в зависимости от уровня освещенности. От этих ядер к эпифизу ведет эфферентный путь через центральный симпатический тракт и верхние шейные ганглии. Свет подавляет секрецию дозозависимо. Минимальный уровень светового потока составляет 200— 300 люкс, полное подавление секреции происходит при воздействии светом интенсивностью 1500 люкс при экспозиции 15 мин. Применение бета^адре-ноблокаторов также ведет к прекращению секреции мелатонина. В условиях изоляции и полной темноты проявляется свободновыбранный ритм секреции мелатонина, который составляет 25 ч. При определении распределения гормона в организме было показано, что максимальная его концентрация отмечается в области гипоталамуса, в СХЯ выявлено наибольшее количество рецепторов к мелатонину. Однако мелатониновые рецепторы имеются и в других органах, возможно и нерецепторное воздействие этого гормона благодаря диффузии внутрь клеток.

Модель регуляции биологических ритмов человека (в том числе и цикла сон-бодрствование) была предложена С. Czeisler. Согласно ей, главным пейсмейкером ритмической активности организма являются супрахиазменные ядра. Они осуществляют управление вторичными пейсмейкерами (дыхательный, сосудодвигательный центр, гипоталамические секреторные центры) посредством эфферентных проекций, многие из которых еще не выявлены. Функция синхронизации с окружающим миром осуществляется посредством реакции на воздействие фотических и нефотических времязадателей. Главным путем для первых является РГТ, вспомогательным - ГГТ. Нефотические времязадатели действуют через прямые и непрямые (через межколенчатую область) проекции, идущие от лобной коры, других ядер гипоталамуса и стволовых центров. Загадочным остается необходимость существования второго контура регуляции биоритмов - эпифизарно-мелатонинового. Предполагается роль эпифиза как вспомогательного, стабилизирующего работу СХЯ уровня регуляции, эво-люционно более древнего (у многих птиц именно эпифиз является главным пейсмейкером), но утратившего ведущее значение. Это подтверждается результатами исследований с выключением функции эпифиза, что приводило к возможности более легких сдвигов биоритмов. Именно возраст-зависимым процессом обызвествления шишковидной железы объясняют учащение нарушений цикла сон-бодрствование у пожилых людей. Тем не менее, роль мелатонина еще окончательно не определена. Показано, что он обладает ускоряющим вечернее засыпание действием (даже в малых дозах - 0,3 мг) и увеличивает сонливость в дневное время. Показано, что в больших дозах мелатонин подавляет 3-4 стадии медленного сна и удлиняет первый период быстрого сна. Тем не менее, эти эффекты незначительны и не во всех исследованиях подтверждаются. Многие исследователи продолжают рассматривать мелатонин не как сомногенную (soporific), а как хронобиотическую (chronobiotic) субстанцию.

Теории, призванные объяснить наступление и протекание сна, предлагаются специалистами самых разных отраслей биологических наук: гуморальная - нейрохимиками, бихевиоральная - психологами, нейрональная - нейрофизиологами и т.д. Одной из наиболее доказательных считается хронобиологическая модель сна, рассматривающая цикл сон-бодрствование как частный случай циркадианных изменений в организме человека. В настоящее время популярны две хронобиологических теории сна. Первая была предложена R. Kronauer с соавт. в 1982 г. Она базировалась на известных к тому времени свидетельствах существования так называемых "сильных" и "слабых" осцилляторов. Одни биологические ритмы в экспериментальных условиях (изоляция, принудительная десинхронизация) изменялись легко и на большие величины, чем другие. Было высказано предположение, что первые ритмы управляются неким "сильным" пейсмейкером, который до определенной степени может подавлять деятельность "слабого". Предполагалось, что такие относительно стабильные показатели, как ритм внутренней температуры тела, чередование периодов быстрого сна, ритм секреции кортизола, контролируются неким осциллятором, который примерно в 4 раза мощнее, чем другой, контролирующий ритм чередования медленного сна, колебаний кожной температуры и ритм секреции СТГ. Световая экспозиция, приуроченная ко времени действия "сильного" осциллятора, вызывает феномен сдвига цикла сон-бодрствование на более ранее время (опережающий фазовый сдвиг), а с действием "слабого" - на более позднее (запаздывающий фазовый сдвиг). Эта теория не столько пытается объяснить вопрос возникновения сна, сколько предложить общую модель регуляции всех (или большинства) биоритмов организма человека.

Непосредственно адресованной к процессу сна как таковому является теория "двух процессов", предложенная швейцарским фармакологом A. Borbely в 1982 г. Эта модель рассматривает околосуточные изменения вероятности наступления сна как результат взаимодействия двух процессов: гомеостатического (процесс S, sleep) и хронобиологического (процесс С, circadian). Предпосылками возникновения этой теории явились результаты экспериментов, проведенных несколькими группами ученых. Во-первых, во многочисленных опытах биохимиков и фармакологов, пытавшихся выделить или создать "вещество сна", было показано, что склонность ко сну почти линейно зависит от времени предшествующего бодрствования. Несмотря на то, что выделить вещество, которое, накапливаясь в мозге или других частях организма, вызывает нарастание сонливости, а по мере сна нейтрализуется (так называемый гипнотоксин) так и не удалось, существование этого агента (или комплекса агентов) признается многими исследователями. На роль этого "естественного снотворного" претендуют такие субстанции как ВИП, дельта-сон индуцирующий пептид, мурамилцистеин, субстанция Р, простагландин D2, интерлейкин-1. Во-вторых, нарастание потребности в сне сопровождается увеличением представленности дельта-активности на ЭЭГ с наступлением сна. Используя спектральный метод анализа ЭЭГ, D. Dijk с соавт. (1990) показали, что "интенсивность сна" (sleep intensity), определяемая по представленности мощности дельта-активности в спектре ЭЭГ, максимальна в начале сна, а затем уменьшается с каждым следующим циклом. Такие изменения, по мнению авторов теории, свидетельствуют о постепенном снижении "склонности ко сну" по мере реализации состояния сна. В-третьих, даже в условиях достаточного сна или же наоборот, полного его отсутствия, существует околосуточное чередование уровня бодрствования, способности концентрировать внимание и субъективно оцениваемой усталости. Максимальные уровни этих показателей, которые, по представлениям авторов, отражают уровень мозговой активации, отмечались в утреннее время, минимальные - в вечернее. Это свидетельствовало о наличии действия самостоятельного процесса (процесс С), не зависящего от накопления склонности ко сну.

A. Borbely предположил, что возможность наступления сна (так называемые "ворота сна") появляется тогда, когда "склонность ко сну" становится достаточно высокой (процесс S на подъеме), а уровень мозговой активации демонстрирует закономерное (обычно вечернее) снижение (процесс С на спаде). Если сон в этот период наступает, то начинается постепенное снижение интенсивности действия процесса S (нейтрализация гипнотоксина, нейрональный отдых - ?). Уровень мозговой активации продолжает изменяться по своим, хронобиологическим законам, и, пройдя точку минимального значения, начинает нарастать. Когда же уровень процесса S достаточно снизится (скорее всего, по прошествии 6-8 часов сна), а уровень мозговой активации достигнет определенных, достаточно высоких значений, появятся предпосылки для естественного окончания сна, когда даже незначительный внешний или внутренний сенсорный стимул сможет разбудить человека. В случае, когда сон в вечернее время не наступает, и субъект минует "ворота сна", например, в случае экспериментальной депривации сна, интенсивность процесса S продолжает увеличиваться, однако заснуть становится сложнее из-за того, что уровень мозговой активации в этот период достаточно высок. Если человек ложится спать в следующую ночь как обычно, то возникает феномен "отдачи" дельта-сна, отражающий повышенную интенсивность "процесса S". В дальнейшем P. Achermann и A. Borbely (1992) добавили в модель "двух процессов" объяснение чередования фазы медленного и быстрого сна - модель реципрокного взаимодействия этих двух фаз. Согласно ей, наступление ФМС определяется только активностью процесса S, а ФБС - взаимодействием процессов S и С. Работоспособность теории"двух процессов" была проверена на моделях нарушений сна у больных с депрессией, где удалось объяснить возникновение нарушений сна и положительный эффект депривации сна при этой патологии.

Индивидуальными вариантами цикла сон-бодрствование у человека являются так называемые хронотипы. В 1939 г. физиотерапевт Г. Ламперт предложил разделение на "сов" и "жаворонков". Люди первого, "вечернего" типа имеют высокую работоспособность в вечернее время, в то время как второго "утреннего" типа - утром. В дальнейшем были выделены и другие хронотипы, включая и нейтральный - "голуби", т.е. субъекты, имеющие высокую работоспособность как в утреннее, так и в вечернее время.

У людей разных хронотипов различаются не только периоды максимальной работоспособности и время отхода ко сну, но и характеристики других биологических ритмов. Так было показано, что у "жаворонков" вечерний температурный пик возникал на час и более раньше, чем у "сов". У людей утреннего типа структура сна оставалась более неизменной от ночи к ночи, однако им труднее оказалось приспосабливаться к изменяющимся условиям окружения, например, при транстемпоральных перелетах.

В последнее время накапливается все больше данных в пользу генетической природы особенностей хронотипов людей и животных. В 1971 г. был открыт первый ген, связанный с особенностями биоритмов у плодовой мушки дрозофилы. Он получил название per, так как определял период вылупления и двигательной активности (короткий - 18-20 дней и длинный 28-30 дней).

Первый "ритмический" ген млекопитающих был открыт в 1997 г. Он был назван Clock и кодировал возможность проявления свободновыбранного 23,6-23,8 или же 24,8 часового периода покой-активность у мышей. В связи со сложностью изучения генома человека гены, определяющие хронотипы людей, еще не определены, однако, в 1998 г. D. Katzenberg с соавт. опубликовали сообщение о том, что испытуемые, имевшие копию аллеля Clock, имели достоверно более низкий балл по анкете Хорна-Эстберга, определяющей хронотип, т.е. были "совами". В пользу возможности генетического наследования хронотипа у людей говорит и факт выявления определенных суточных предпочтений в некоторых семейных линиях.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Инсомния: современные диагностические и лечебные подходы

Эволюция сна
Нейрофизиологическая и биохимическая организация сна здоровых людей
Электрофизиологическая и вегетативная характеристика фаз и стадий сна. Функции сна
Методы изучения сна. Структура сна: фаза медленного сна и фаза быстрого сна
Сон как хронобиологический процесс
Стресс и сон
Цикл "сон-бодрствование" здорового человека: возрастные аспекты
Международная классификация сна
Клиника и принципы диагностики инсомнии
Лечение инсомнии
Нелекарственные методы лечения инсомнии
Лечение инсомний, связанных с нарушением околосуточных ритмов
Глоссарий



 
 

Куда пойти учиться



 

Виртуальные консультации

На нашем форуме вы можете задать вопросы о проблемах своего здоровья, получить поддержку и бесплатную профессиональную рекомендацию специалиста, найти новых знакомых и поговорить на волнующие вас темы. Это позволит вам сделать собственный выбор на основании полученных фактов.

Медицинский форум КОМПАС ЗДОРОВЬЯ

Обратите внимание! Диагностика и лечение виртуально не проводятся! Обсуждаются только возможные пути сохранения вашего здоровья.

Подробнее см. Правила форума  

Последние сообщения



Реальные консультации


Реальный консультативный прием ограничен.

Ранее обращавшиеся пациенты могут найти меня по известным им реквизитам.

Заметки на полях


навязывание услуг компании Билайн, воровство компании Билайн

Нажми на картинку -
узнай подробности!

Новости сайта

Ссылки на внешние страницы

20.05.12

Уважаемые пользователи!

Просьба сообщать о неработающих ссылках на внешние страницы, включая ссылки, не выводящие прямо на нужный материал, запрашивающие оплату, требующие личные данные и т.д. Для оперативности вы можете сделать это через форму отзыва, размещенную на каждой странице.
Ссылки будут заменены на рабочие или удалены.

Тема от 05.09.08 актуальна!

Остался неоцифрованным 3-й том МКБ. Желающие оказать помощь могут заявить об этом на нашем форуме

05.09.08
В настоящее время на сайте готовится полная HTML-версия МКБ-10 - Международной классификации болезней, 10-я редакция.

Желающие принять участие могут заявить об этом на нашем форуме

25.04.08
Уведомления об изменениях на сайте можно получить через раздел форума "Компас здоровья" - Библиотека сайта "Островок здоровья"

Островок здоровья

 
----
Чтобы сообщить об ошибке на данной странице, выделите текст мышью и нажмите Ctrl+Enter.
Выделенный текст будет отправлен редактору сайта.
----
 
Информация, представленная на данном сайте, предназначена исключительно для образовательных и научных целей,
не должна использоваться для самостоятельной диагностики и лечения, и не может служить заменой очной консультации врача.
Администрация сайта не несёт ответственности за результаты, полученные в ходе самолечения с использованием справочного материала сайта
Перепечатка материалов сайта разрешается при условии размещения активной ссылки на оригинальный материал.
© 2008 blizzard. Все права защищены и охраняются законом.