Бадьорість й сон

Лекційний матеріал підготовлений викладачем фізіології НМКБДМУ – Кречун В.П.

Пам'ять

Пам'ять — одне з основних властивостей нервової системи, що виражається в здатності тривалий час зберігати інформацію про події зовнішнього миру й реакції організму, неодноразово виводити цю інформацію в область свідомості й поведінки. Навчання й пам'ять — це дві сторони одного процесу. При вивченні навчання насамперед досліджується механізм придбання знань, при вивченні пам'яті — механізм зберігання й використання цих знань.

Пам'ять людини й тварин включає чотири характеристики — запам'ятовування (засвоєння) інформації, її збереження, вилучення і відтворення. Запам'ятовуються не тільки подразники, що виходять із зовнішнього або внутрішнього середовища організму, але й викликані ними відчуття й сприйняття. Завдяки властивостям пам'яті, людина організує в часі й просторі функції, які дозволяють здобувати, зберігати й використати індивідуальний досвід, причому, що попередній досвід завжди впливає на наступне сприйняття й запам'ятовування.

Просторова й тимчасова організація пам'яті зв'язана з багатьма структурами мозку. Насамперед - це скронева частка, гіпокамп і мигдалина, а також пов'язані з ними структури, мозочок і кора великих півкуль, специфічні й неспецифічні таламічні ядра. Роль цих структур була виявлена в експериментах на тварин і при різних травматичних ушкодженнях у людини.

Медіальна скронева область і гіпокамп беруть участь у формуванні й тимчасовому збереженні слідів пам'яті, але не служать місцями постійного зберігання інформації. Хворі з важкими двосторонніми ураженнями гіпокампу не могли навчатися, не могли зберігати в пам'яті те, що дізнавалися, не здатні були згадати ім'я або особу людини, яку тільки що бачили. Пам'ять про події, що відбувалися до хвороби або травми, повністю зберігалася. Підтвердження ролі гіпокампу в поточному запам'ятовуванні було отримано в досвідах на пацюках, які після навчання переставали орієнтуватися в лабіринті, якщо був ушкоджений гіпокамп. Якщо гіпокамп піддати сильній електричній стимуляції, то в кролика не виробляється навіть класичний мигальний умовний рефлекс.

Гіпокамп одержує аферентацію від всіх сенсорних систем, хоча й після безлічі перемикань й, відповідно, після обробки інформації в областях цих перемикань. Мигдалина й гіпоталамус також зв'язані анатомічно й функціонально із сенсорними й вісцеральними системами організму. Через гіпокамп, мигдалину й гіпоталамус проходять і частково перемикаються шляхи центрифугальні, що беруть початок від різних зон кори великих півкуль.

У дослідах на мавпах показано, що тільки одночасне видалення гіпокампу й мигдалини знищує результати недавнього навчання й позбавляє тварину можливості подальшого навчання. Якщо видалялася тільки мигдалина або тільки гіпокамп, то навчання новим формам поводження було можливо, хоча безпосередньо попереднья операція навчання практично було забута твариною.

Ще більш істотна для організації пам'яті роль кори головного мозку. Медіальна частина скроневої кори пов'язана із запам'ятовуванням поточних подій і нарівні з гіпокампом забезпечує збереження в людини слідів недавніх подій. Люди з ушкодженою скроневою часткою (медіальна скронева кора й гіпокамп) живуть тільки в теперішньому часі, у них немає недавнього минулого. Існує в пам'яті тільки та частина життя, що пройшла до операції або травми. Усе, що відбулося в момент або після травми, людина не пам'ятає.

Про ролі різних областей кори мозку в процесах пам'яті побічно свідчить те, що у тварин, вирощених в умовах впливу на них безлічі сенсорних подразників різної модальності й навчання (наприклад, у лабіринті), шари кори товщі, структура нейронів складніше, ніж у тварин, вирощених в "збіднених" умовах. Знайти певне місце або кілька місць у корі великих півкуль, де зберігається та або інша інформація або здійснюється тільки певна функція пам'яті, поки не вдалося. Роблять висновок, що пам'ять широко розподілена в різних областях мозку. І все-таки "переважні" функції структур мозку в організації пам'яті існують, як це видно було для гіпокампу й скроневої кори мозку. Деяка вибірковість відносно функцій пам'яті характеризує таламічні ядра й лобну кору.

У людини з ушкодженням дорсомедіального ядра таламуса в результаті травми пам'ять на події, що передували травмі, повністю зберігалася, але можливість засвоєння нового словесного матеріалу практично зникла, хоча запам'ятовування осіб і певних місць у навколишньому просторі частково збереглося. Швидкість забування не словесної, а просторової інформації при ушкодженні дорсомедіального ядра таламуса була така ж, як у здорових людей.

Ураження медіального таламуса в сполученні з дегенерацією нейронів лобної кори й мозочка в людини приводять до нездатності рішення завдань у зв'язку з неможливістю переучування. Різні психологічні прийоми, використовувані для поліпшення запам'ятовування в нормальних людей, не дають ніякого результату при описаній вище патології.

У збереженні результатів навчання рухових умовних рефлексам велике значення має мозочок. Видалення зони мозочка, що приймає участь у моторному контролі рухового мигального рефлексу на звук, приводить до повного зникнення у тварин умовного рефлексу. У той же час безумовний компонент рефлексу повністю зберігається - вдмухування повітря в око викликає миготіння. Виробити умовний рефлекс із боку ока, що відповідає оперованій стороні мозочка, не вдається. Це значить, що руйнування певної області мозочка ліквідувало не тільки сліди навчання, але й блокувало утворення нових слідів. Руйнування глибинних мозочкових ядер згубно для слідів пам'яті про навчання рухам. Зміни пам'яті, особливо її емоційних аспектів, пов'язані зі збереженням мигдалеподібного комплексу (мигдалини). Інтактність лобних часток необхідна для виконання відстрочених реакцій, збереження скроневої кори є умовою збереження пам'яті як на відносно недавні, так і на віддалені за часом події.

У людини існує не менш трьох різних типів пам'яті: "безпосередній відбиток" сенсорної інформації (іконічна пам'ять), короткочасна й довгострокова пам'ять. Залежно від рецепторів, що сприймають подразнення, виділяють зорову, слухову, тактильну, нюхову, смакову й інші "пам'яті".

Іконічна пам'ять утримує точну й повну картину, сприйману органами чуття, тобто образ предмета. Тривалість зберігання образу 0,1-0,5 с. Ємність її обмежена 3-5 елементами. Цей тип пам'яті зв'язують із чисто сенсорними процесами - післядією в периферичних і центральних ланках, пов'язаним з інерційністю периферичного процесу, наприклад, розкладанням зорового пігменту.

Короткочасна пам'ять утримує не точну копію предмета, події, явища, а їхнє часткове відображення, ємність її невелика — 7±2 пропонованих елементи. Тривалість збереження слідів від 5 до 60 с. Запам'ятовування пов'язане з повторенням, наприклад, 5-7 слів або цифр, що дозволяє зберігати інформацію більше тривалий час.

Довгострокова пам'ять утримує величезний обсяг інформації. Усе, що втримується в пам'яті більше однієї хвилини, переводиться в систему довгострокової пам'яті, де й зберігається годинами, а іноді протягом всього життя. Основою функціонування системи, що має справу з більшою кількістю відбитої в пам'яті інформації, є не фізична ємність, а здатність відшукати відповідь на поставлений перед такою системою питання. Саме тому, довгострокова пам'ять становить основну ланку в організації цілеспрямованого поводження, забезпечуючи зберігання, витлучення і відтворення інформації із зовнішнього й внутрішнього середовища організму.

Перехід від короткочасної до довгострокової пам'яті — це перетворення процесу одержання інформації в процес її збереження. Одна із систем мозку, що забезпечують подібне перетворення — гіпокамп. У процесах переходу інформації від короткочасного до тривалого зберігання бере участь увага (свідомий компонент), що контролюється ретикулярною формацією мозку. Частина даних запам'ятовується й під час відсутності уваги — це мимовільне запам'ятовування (підсвідомий компонент). Запам'ятовування або консолідація слідів пам'яті здійснюється за участю медіальної скроневої частки й гіпокампу. Після консолідації слідів дані стають постійним змістом довготривалої пам'яті.

Запам'ятовування здійснюється двома способами — процедурним і декларативним. Процедурне запам'ятовування пов'язане з одержанням і зберіганням знань про те, як треба діяти, а декларативне — про те, що становить основу дії. Класичні умовні рефлекси - це способи- придбання й закріплення знань про те, як треба діяти. Увагу людини привертає любий новий подразник. Якщо такий подразник не являє небезпеки і не повʼязаний з біологічною потребою, то він втрачає новизну і орієнтувальна реакція зчезає – тобто привикання або габітуація (міський шум, шум за вікнами квартири).

Сенситизація - посилення звичайної відповіді на раніше нейтральні подразники(пацієнт, який відчув біль у зубного лікаря, реагує геть на маніпуляції, не викликаючи біль). Привикання, сенситизація і умовні рефлекси утворюються на основі імпліцитної памʼяті не потребуючої обовʼязкової участі свідомості. Завдяки цій памʼяті(утворюються рухові навички, їзда на велосипеді, танці, мова). Експліцитна памʼять відноситься пізнання оточуючого світу інших людей, вона утворюється при участі свідомості і поділяється на: епізодичну і семантичну. Епізодична – містить біографічні про конкретних людей, часі і оточуючому просторі. Семантична – включає загальні знання про устрій світу і суспільства. Імпліцитну памʼять ще називають процедурною, а експліцитну – декларативною.

Памʼять

Імпліцитна(процедурна) Експліцитна(декларативна)

неасоціативна асоціативна(умовні рефлекси)

габітуація сенситизація класичний інструментальний

Найбільш прості форми памʼяті габітуація(привикання) і сеситизація, на основі яких у людини розвивається різні види наприклад рухової памʼяті(розвиток мови або спортивна навичка). Познання оточуючого світу- на основі експліцитної памʼяті. Формування памʼяті - це послідовні в часі процеси зміни короткотривалої памʼяті на довготривалу. Процес циркуляції збудження в замкнутих нейронних сітках мозку людини називається реверберація(це забезпечує короткотривалу памʼять). Підвищення ефективності синаптичної передачі лежить в основі довготривалої памʼяті.

Загальна характеристика памʼяті є тривалість і міцність збереження інформації, обʼєм закарбованої, точність зчитування і особливості відтворення.

Види памʼяті:

- за тривалістю: сенсорна(короткочасне відображення "фотографування" слідів триває0,1-0,5сек; короткочасна(процеси відображення тривалісю кілька секунд, хвилин(запамʼятовування номера телефону, який тільки прочитали); довготривала(1% необхідна для виживання організму). Якщо памʼять не трансформується в довготривалу, вона швидко "витирається".

- -за характером запамʼятовування: механічну, логічну, образну,емоційну, умовно-рефлекторну.

Образна П. закарбування у нервовій системі біологічно важливих привабливого або неприємного подразника(картина природи,почута музика, художні полотнища), лежить в основі процесу навчання. Емоційна П. здатність відтворювати пережитий раніше емоційний стан разом з елементами ситуації, що його викликала(характеризує швидкість формування, міцністьі мимовільність відтворення. Умовно-рефлекторна П.- комплекс сформованих у процесі життя і закріплених умовних рефлексів, що зумовлюють поведінкові реакції. Чуттєво-образна П. оперує уявленнями, логічно-смислова –(міркування, думки, поняття).

-з точки зору модальності(якості подразника) процесів виділяють:зорову, тактильну, рухову(моторну), слухову(мовна і немовна), нюхову. Памʼять досягає найбільшого розвитку у віці 20-25 років і зберігається на цьому розвитку до 50 років. Після цього здатність відтворювати і запамʼятовувати знижується. Професійна памʼять зберігається і в похилому віці. Особливість памʼяті – забування.

Ослаблення П.-гіпоамнезія; амнезія – відсутність П.; ретроградна амнезія – втрата здатності до видобування інформації накопиченої в П. до моменту ушкодження мозку, тобто"спустошення" проміжної памʼяті; антеградна амнезія – втрата П. на поточні події(ушкодження гіпокампу); гіпермнезія – різке збільшення обʼєму і міцності запамʼятовування.

Мислення —психічний процес пізнавальної діяльності людини, що дозволяє людині структурувати зовнішнє середовище при відсутності безпосереднього контакту з ним шляхом операцій з мисленими образами і символами обʼєктів. Фундаментальним абстрактним символом, за допомогою якого людина може передавати інформацію про оточуючий світ або про себе іншій людині, являється слово. За допомогою слова в людини здійснюються словесно-логічні мисленні процеси, результатом яких є різні види змістових понять, категорій, гіпотез. Поряд із словесно-логічним людина володіє наочно - образним мисленням. Перш за все, думки людини володіють відносною стабільністю, не дивлячись на зміни свідомості. Так, після непритомності, яка виникла при дії на мозок наркозу, думки стабілізуються моментально і спонтанно. Людина здатна запамʼятовувати найбільш суттєві думки, а не проміжні результати розумового процесу. В мозку людини думки і обумовлені ними мисленні процеси виникають послідовно в різний час, а не одночасно декілька думок. І на кінець думки людини мають обмежену ємність. Розумова діяльність людини обумовлена функціями асоціативних областей кори головного мозку. Мислення здійснюється переважно в асоціативних відділах кори великих півкуль, котрі являються місцем інтеграції інформації, яка поступає із первинних і вторинних проекційних зон різних сенсорних систем. В асоціативних ділянках кори поточна інформація обʼєднується з такою що міститься в довготривалій памʼяті(скронева кора, гіпокамп, лобна кора, лімбічна система). Мислення як пошук здійснюється за участю задніх асоціативних(тімʼяно-потиличного віділу кори.

Міркування людини (абстрактне мислення) – це здатність робити висновки (міркування), які повʼязані з вищими рівнями людського мислення, яке передбачає досягнення знань і їх використання в повсякденному досліді. Розрізняють індуктивну та дедуктивну форми абстрактного мислення. При дедуктивній формі міркування людини, коли проходить виділення частини із цілого, активуються лівої півкулі: середня та нижня лобна звивина і ділянка лівої верхньої потиличної звивини. При індуктивній формі абстрактного мислення – події розгядаються в русі(ліва медіальна та верхні лобні звивини. Розумові арифметичні операції обумовлені структурами тімʼяної кори, читання – потилично-тімʼяна борозна.

Мислення полягає в утворенні загальних уявлень і понять, міркувань і висновків, здатності передбачати. Багато із них не усвідомлюється. Для людини мовлення – один із основних засобів вираженя думки. Розумові можливості мозку- найхарактерніша риса людини. Головна їхня ознака полягає в здатності на основі аналізу реальної дійсності виводити певні закони і не лише застосовувати їх для організації своєї поведінки, а й передавати іншим людям.Перший етап в організації мислення в дітей складається в побудові сенсомоторних схем (до 2-х років). Сенсомоторна схема — це виконання організованої послідовності дій, що становлять певну форму поводження (ходьба, прийом їжі, мова й ін.). Сенсомоторна схема співвідносить сенсорну інформацію з моторними (м'язовими) діями. У формуванні сенсомоторних схем провідна роль належить таламо-кортикальним системам головного мозку. З розвитком мови й появою здатності подумки активувати сенсорно- моторні схеми, не роблячи дії, формується перша фаза людського мислення (2-7 років).

Основною особливістю першої фази людського мислення стає здатність дитини пророкувати результат дії, не роблячи його фактично. У цей період дитина вже добре знає, що трапиться, якщо, наприклад, кинути чашку зі стола на підлогу, або смикнути кішку за хвіст, або стрибати по калюжах і т.д. Дія, однак, залишається основним елементом мислення дитини в цьому віці. Якщо попросити дитину дати визначення якому-небудь побутовому предмету або поняттю, то його відповідь буде містити дію: стілець - це те, на чому сидять, стіл - це те, на чому їдять, прогулянка - це те, де бігають і т.д. У цей період розвивається мова, що спочатку базується також на сенсорно-моторній схемі: слухаю - повторюю. При розвитку мови сенсо-моторна схема одержує назву - слово. У період 2-7 років бурхливий розвиток перетерплюють скронева й моторна області кори головного мозку.

Друга фаза — здатність до логічного міркування й використання, конкретних понять у межах реальних подій. У цей період (7-10 років) активуються корково- коркові асоціативні зв'язки. Третя фаза — здатність до формальних операцій, до абстракцій, до оцінки гіпотез (11-15 років). Уважають, що в цей період завершується формування зв'язків лобної кори з іншими відділами мозку.

Уявне моделювання людиною різних подій становить сутність його мислення. Людина оцінює свої дії, що ведуть до поставленої нею мети, умови, які приводять до успішного результату. Причому, послідовність подій може моделюватися в будь-якому напрямку, уявні дії можуть відбуватися в різних крапках вибору рішення. Наприклад, людина може починати розгляд ланцюга подій і дій з бажаного результату й рухатися назад - у напрямку початкових дій, подумки виявляти, які з них ведуть до мети, знаходити умови, які варто дотримати для її досягнення.

Бадьорість й сон

Поточна сприймаюча, регулююча, координуюча й керуюча діяльність мозку людини постійно здійснюється на тлі різних станів. На одному кінці спектру цих станів перебуває активне пильнування, на іншому — глибокий сон.

Ритми мозку істотно різні в різних станах. Основні контакти із зовнішнім світом людина здійснює в стані бадьорості, що характеризується рівнем активності мозку, достатнім для діяльної взаємодії із зовнішнім середовищем. Електрична активність мозку під час пильнування відрізняється десинхронізацією, у ній представлені різні ритми мозку, переважно, у діапазоні 8-40Гц. Головним координатором біоритмологічних процесів являється гіпоталамус(супрахіазмальні та вентромедіальні ядра СХЯ,ВМЯ), розташовані над зоровим бугром.

У підтримці стану неспання(бадьорості) бере участь внутрішня область варолієва моста, стовбура й середнього мозку — ретикулярна формація. Це доведено в досвідах на тваринах. Волокна від цих областей мозку йдуть до неспецифічних ядер таламуса й далі до кори. Електричне подразнення ретикулярної формації викликає в корі мозку десинхронізовану електричну активність. Це відображається в зростанні на енцефалограмі її високочастотних компонентів. Десинхронізація спостерігається й при електричному подразненні ретикулярної формації під час сну тварини.

У структурах варолієва моста зосереджені дві групи клітин, що мають різні хімічні медіатори. У блакитній плямі - це норадреналінутримуючі нейрони, у дорсальному ядрі шва - серо-тонінутримуючі нейрони. І ті, і інші групи клітин максимально активні під час неспання - вони систематично розряджаються з різним ритмом. Під час глибокого сну ці нейрони не діють - імпульсна активність їх дуже рідка або зовсім відсутня. Збудження нейронів блакитної плями завжди пов'язане із впливом на організм сенсорних подразників будь-якої модальності (зорових, слухових, тактильних), особливо нових, незнайомих стимулів. Ці ж нейрони активні в періоди підвищеного реагування на навколишнє оточення. Тобто, у періоди поведінкових проявів уваги (насторожування, поворот убік об'єкта уваги, принюхування й т.д.). Нестача у крові серотоніну приводить до тривалого неспання, збільшення серотоніну - до засипання, а збільшення вмісту норадреналіну - до пробудження. При ушкодженні блакитної плями, нейрони якої продукують норадреналін, тварини сплять набагато довше, ніж у нормі.

Більшу частину доби людина перебуває в стані бадьорості(це свідомість, мислення і рухова активність), однак ступінь уваги до навколишніх подій при цьому циклічно змінюється. Цикл коливань уваги становить 90-100 хвилин.

Сон — специфічний стан мозку й організму в цілому, характеризується істотною нерухомістю, майже повною відсутністю реакцій на зовнішні подразники, фазами електричної активності мозку й специфічними соматовегетативними реакціями. Сон періодично виникаючий функціональний стан організму, котрий проявляється відключенням свідомості, відсутністю реакції на зовнішні подразники, фізичною пасивністю і відносною нерухомістю. Протягом доби сон та стан бадьорості змінюють один одного, утворюючи генетично детермінований добовий цикл сну – бадьорості. Регулярне періодичне повторення в часі характеру і інтенсивності життєвих процесів, окремих станів або подій утворюють біологічні ритми. Повʼязаний з чергуванням дня та ночі 24 годинний ритм називається циркадним.

Основна функція сну – це відновлення фізичних та психічних сил, параметрів гомеостазу яке дозволяє максимально адаптуватися до змін умов зовнішнього і внутрішнього середовища. Сон становить собою чергування різних функціональних станів головного мозку, як вважали раніше. Під час сну перебудовується мозкова діяльність, яка потрібна для переробки і консолідації інформації, що потрапила в період неспання, переведення її з проміжної в довготривалу памʼять. Активність нейронів у різних відділах кори великого мозку і глибинних структурах мозку під час сну лишається практично такою ж, як і при неспанні.

Настання сну супроводжується зниженням реакції на зовнішні сенсорні стимули, хоча електричні прояви їхньої дії - викликані потенціали - реєструються у всіх стадіях сну. Зміна реактивності організму під час сну зв'язують із багатьма факторами: падіння чутливості периферичних відділів сенсорних систем; блокада аферентації на таламічному рівні, зменшення збудливості центральних відділів мозку внаслідок зменшення впливу кори на ретикулярну формацію, тому що активність центрифугальних шляхів знижується, часткова блокада ефекторів і т.д. І.П. Павлов розглядав сон як поширюваний в корі великих півкуль процес охоронного гальмування, мета якого полягає в попередженні або зменшенні втоми клітин кори.

Структура(види) добового сну. За сучасними уявленнями, сон не єдиний стан мозку і організму, а сукупність двох якісно різних станів – так званих повільного і швидкого сну. Повільний сон (повільнохвильовий, синхронізований,ортодоксальний) ділиться на кілька стадій виділених на підставі змін на ЕЕГ (електроенцефалограма). Під час повільно хвильового сну частота хвиль ЕЕГ стає ще меншою, а їх амплітуда збільшується, що пояснюється ритмічним одночасним і узгодженим збудженням великої кількості нервових клітин, тобто синхронізація їх електричних розрядів. Синхронізація обумовлена ритмічною висхідною активністю стовбурових нервових центрів сну, коли ж така активність закінчується, збудження нейронів кори починає проходити неузгоджено. В цей час на ЕЕГ виникають, як і під час бадьорості, високочастотні і низькоамплітудні хвилі, що позначають терміном десинхронізація. Перша стаді я повільно хвильового сну (дрімоти)- тета-хвилі; друга стадія – виникнення сонних веретен і К комплексів- гостра високо амплітудна хвиля до 300мкА; третя і четверта стадії поступове збільшення повільних високоамплітудних повільних дельта хвиль, ці стадії відповідають глибокому сну(так званий дельта – сон). Як правило, максимальна глибина сну при кожному циклі під ранок зменшується. І в ранкові години четверта фаза вже не досягається. При наркотичному сні остання стадія називається хірургічною, коли починається оперативне втручання. В цілому у міру поглиблення сну ритм ЕЕГ стає все повільнішим(синхронізованим). Повільнохвильовий сон раптово змінюється швидко хвильовим сном, який проявляється десинхронізацією хвиль ЕЕГ, амплітуда яких зменшується, а частота збільшується до 4-8Гц.

Швидкий сон( парадоксальний, десинхронізований ). Протягом нічного сну швидкий сон буває 4-5 разів і триває 6-20 хвилин. У дорослих на швидкий сон припадає 20% у дітей 30%, у новонароджених 50% загальної тривалості сну. Він характеризується появою на ЕЕГ швидких низько амплітудних ритмів. У І половині ночі переважає глибокий повільний сон(дельта-сон) з невеликими епізодами швидкого сну, а в другій частині ночі – поверхневий сон із сонними веретенами і досить значними періодами до 20-30 хвилин швидкого сну.

Форми сну: фізіологічний, гіпнотичний, наркотичний, патологічний.

Фази сну чітко проявляються на електроенцефалограмі й повторюються приблизно з півторагодинною циклічністю (мал.1).

Рис.1. ЕЕГ людини в період пильнування(бадьорості) й сну.

А - пильнування, очі відкриті, погляд переміщається; Б - різні фази сну: 1 - переважають альфа-хвилі (8-12 Гц), 2 - тета-хвилі (3-7 Гц), 3 - зʼялвяються більш високі частоти (12-15 Гц), 4 - дельта-хвилі (0,5-2 Гц), 5 - парадоксальна фаза сну зі швидкими рухами очей (ШРО-сон) і десинхронізований електричною активністю мозку.

Під час активної бадьорості на ЕЕГ переважає так званий β-ритм, який характеризується низькою амплітудою коливань при відносно високій частоті електророзрядів від13 до 26 Гц і більше.

У спокійному стані в людини із закритими очами проявляється чередування β-ритму з альфа-ритмом, при якому частота хвиль електричної активності мозку концентрується в області 8-12 Гц. Після засипання амплітуда електричної активності мозку знижується, а основний ритм (8-12 Гц) сповільнюється до 3-7 Гц (тета-хвилі). При поглибленні сну на тлі повільної низьковольтної активності з'являються більш високовольтні електричні коливання із частотою 12-15 Гц. Це так звані сонні веретена і К - комплекси. Вони виникають періодично й тривають не більше 1 секунди. При подальшому поглибленні сну починають переважати високоамплітудні низькочастотні коливання 0,5-2 Гц (дельта-хвилі). Найглибша фаза сну супроводжується зміною дельта-хвиль на швидкі низькоамплітудні коливання, схожі на ті, які характеризують стан пильнування(бадьорості). В останній глибокій фазі сну з'являються швидкі скорочення очних м'язів.

Під час сну міняється багато вегетативних і моторних показників, характерних для спокійного пильнування. Знижується м'язовий тонус,інтенсивність обмінних процесів зменшуються легенева вентиляція, частота пульсу, температура тіла, амплітуда електроміограми,, спинальні рефлекси, що сприяє зменшеному використанню енергії необхідної для цих процесів. Одночасно з цим під час сну збільшується секреція анаболічних гормонів(гормону росту), який активує анаболічні процеси, що приводить до репаративних процесів білкових молекул в клітинах), пролактину); підвищується тонус парасимпатичної нервової системи. Збільшується кровоток у мозку. Всі зміни циклічні, найбільш значні вегетативні зрушення відбуваються під час парадоксального сну. Незмінний супутник цієї стадії сну - короткочасні координовані тонкі рухові реакції - мімічні, рухи пальців рук і ніг, рух очних яблук.

Змінюються також вегетативні показники, що здобувають у парадоксальній фазі сну характеристики стану пильнування: підвищується кров'яний тиск, частішає серцевий ритм, підвищується шкірний опір і т.д. Це фаза більш глибокого сну, при якому всі м'язи тіла, крім очних, розслаблені. Якщо людину розбудити в середині цієї фази, то він скаже, що бачив сон. Тому глибокий сон зі швидкими рухами очей при закритих повіках вважають періодом сновидінь, однак, прямий зв'язок між сновидіннями й рухами очей не встановлений. Перший цикл триває біля 100 хв.,протягом яких сонна людина послідовно переходить із 1-ої стадії повільнохвильвого сну в 2,3, 4-ту стадії, а потім в 3, 2-гу, після чого фазу повільнохвильового сну змінює фаза парадоксального сну, яка завершує цей цикл. В послідуючих циклах зменшується тривалість глибокого сну, не виникає 4-та, а потім і 3-тя стадії повільнохвильового сну,але подовжується парадоксальний сон з характерною для нього втратою мʼязового тонусу. Вранці виникають епізодичні пробудження.

Усього протягом ночі людина реалізує 4-6 повних циклів сну. Кожен із них розпочинається з перших стадій повільного сну і закічується швидким сном Тривалість циклу становить 80-100 хв. У перших хвилинах переважає дельта сон, в останніх швидкий сон. Перший цикл містить усього 10 хвилин глибокого сну зі швидкими рухами очних яблук і повним розслабленням м'язів. Поступово від циклу до циклу тривалість фаз глибокого сну наростає й сумарно його тривалість протягом ночі становить 1,5-2 години. Часто ця фаза сну називається парадоксальною, оскільки мозок перебуває в активному стані, а тіло практично паралізоване, сприйняття зовнішніх стимулів - виключено.

Механізми сну. Для регуляції циклів сну, як і підтримки неспання, найбільш важливою вважається внутрішня область варолієва моста й стовбура мозку. В експериментах на тваринах було виявлено, що активність нейронів ретикулярної формації моста міняється перед зміною фаз сну. Наприклад, перед початком фази глибокого сну частота імпульсації цих нейронів зростала в 100 разів у порівнянні зі станом спокійного пильнування. Основними структурами, що забезпечують повільний сон, є серотонінергічні нейронні утворення ядер шва, у стовбурі головного мозку і таламічна синхронізуюча система. Система за участі якої формується швидкий сон, включає ретикулярні ядра моста, блакитну пляму і лімбічні структури мозку в яких міститься значна кількість норадреналіну, їх руйнування зникнення фази швидкого сну..

Нейрони моста, активні під час глибокого сну, а нейрони блакитної плями й шва, неактивні в цій фазі сну, зв'язані між собою. Це значить, що дві найважливіші медіаторні системи мозку працюють спільно, регулюючи стан мозку. Інші системи мозку також беруть участь у переході його з одного стану в інший. Це дофамінергічні (які виділяють дофамін) і холінергічні (які виділяють ацетилхолін) нейрони проміжного мозку й варолієева моста. Всі перераховані вище системи організовані по типу дивергентних мереж з одним входом і безліччю виходів. Зі скупчень таких нейронів (ядер) їхні аксони дивергірують і направляються в багато областей мозку, регулюючи їхню активність.

Гуморальні індуктори і регулятори сну. Є ряд речовин індукуючих сон і існує гіпотеза, яка допускає наявність не тільки гіпногенних, але і які запобігають сну. Більшість речовин причетних до регуляції сну – неспання, відносяться до пептидів. Снодійним ефектом володіє S- фактор,SРS- субстанція(викликаюча сон субстанція), дипептид мурамінової кислоти індукуючий дельта – сон(DIPS-delta sleep inducing peptide) сприяють виникненню повільно хвильового сну. Ці пептиди проникають через гематоенцефалічний барʼєр і впливають на метаболізм нейромедіаторів. При введенні DIPS підвищує в головному мозку концентрацію серотоніну і ГАМК, а їх накопичення в стадії повільнохвильового сну сприяє зменшенню обмінних процесів і використання кисню мозком. Після закінчення фази швидкого сну підвищується рівень аргінін – вазотоцину(АВТ). До пептидів що регулюють сон відносять також субстанцію Р(нормалізує сон при стресі),бета-ендорфін, ангіотензін ІІ, соматостатін, тиреотропін, простагландин Д_2.

Чинники що зумовлюють сон: 1)ендогенні(стомлення+гіпногенні речовини-серотонін, норадреналін, гама-оксибутират, дельта пептид; 2) які діють ендогенно, ритмічно"внутрішній годинник"; 3) безумовні(темрява, спокій, положення тіла, сенсорна монотонність, вплив температури, атмосферного тиску); 4) умовнорефлекторні- звикання до певного часу сну, його тривалості. Пробудження настає внаслідок зняття гальмування в ретикулярній формації з боку серотонінергічних нейронів блакитної плями, в результаті збільшується збудливість ретикулярної формації до аферентних імпульсів і підвищується активність кори великого мозку, завдяки чому відновлюється стан ЦНС, характерний для періоду бадьорості.

Клінічні спостереження хворих з локальними ураженнями глибоких структур мозку й розладами сну дозволили прийти до висновку про те, що в людини особливу роль грають структури, що оточують сільвієевий водопровід і розташовані в задній стінці III шлуночка мозку. Подразнення цих зон патологічним процесом викликає в людини тривалий сон за рахунок поширення гальмування на таламус і кору мозку. Подразнення відповідних областей мозку тварин імпульсами електричного струму підтвердило наявність "центра сну".

Регуляція циркадного ритму. Едогенний добовий ритм сну – бадьорості синхронізований з звичайним чергуванням світлої і темної пори доби. Аферентна інформація про характер освітлення поступає по волокнах ретиногіпоталамічного тракту від сітківки до супрахіазмальних ядер гіпоталамуса. Активність нейронів СХЯ ритмічно змінюється з періодичністю 24 години, такий ритм визначений генетично і зберігається в умовах незмінного освітлення. СХЯ узгоджують ритмів активності – спокою і реалізується при еферентній дії СХЯ на гіпоталамічні структури і стовбурові центри, регулюючі фізіологічні процеси, включаючи сон і стан бадьорості, терморегуляцію, секрецію гормонів, екскрецію метаболітів. В управлінні циркадним ритмом разом з СХЯ приймає участь епіфіз, в якому в світлу пору доби підвищується утворення серотоніну, а в ночі із нього синтезується мелатонін за рахунок ферменту N- ацетилтрансферази. Ритміку цього процесу регулюютьСХЯ, за рахунок активації симпатичних нейронів верхнього шийного ганглію, які іннервують епіфіз. Мелатонін розглядається як інгібітор активності СХЯ, а також і як впливає на синтез пептидів(аргінін-вазотоцин).

Роль кори і лімбічної системи в регуляції циклу сну-неспання. Перехід від бадьорості до сну визначає не тільки ендогенний ритм, синхронізований з реальним часом доби, але і характер поведінкової активності, повʼязаний з переробкою сенсорної інформації, особливостями трудової діяльності, переживанням емоцій. В стані неспання висхідна активність рострального відділу ретикулярної формації забезпечує тонічну деполяризацію коркових нейронів. В такому стані фронтальні відділи кори гальмують активність підкоркових центрів, індукуючи перехід до повільно хвильового сну. Низхідна активність фронтальної кори поширюється під час неспання на лімбічні структури(гіпокамп,мигдалини, перетинку), а вони пригнічують активність гіпоталамічних центрів сну. Активність кори під час неспання підтримується тонічною стимуляцією зі сторони ретикулярної формації і залежить від характеру поступаючої сенсорної інформації:↑ при дії сенсорних стимулів і ↓ при обмежені сенсорного притоку. При інтенсивних сенсорних стимуляція гальмування підкіркових центрів сну зі сторони кори буде проявлятися сильніше, а при обмеженому або монотонному притоці гальмування зменшується, що веде до підвищення активності центрів сну. Лімбічна система визначає субʼєктивне відношення людини до діючих стимулів і виникнення емоцій, повʼязане з його поведінковою активністю. Сенсорна інформація, і результати діяльності, визиваючи переживання емоцій, сприяють збереженню висхідної активності ретикулярної формації і, тим самим, підтриманню бадьорості. Відсутність новизни в сенсорній інформації, монотонна діяльність, нудьга приводять до ↓ висхідної активності ретикулярної формації і відповідно, ↓гальмівного впливу фронтальної кори на підкіркові центри сну.

Кора великого мозку і проміжний мозок відповідають за стан неспання.

Для вивчення сну використовується полісомнографія, тобто одночасна тривала реєстрація декількох фізіологічних функцій у сонної людини і включає в себе(ЕЕГ; електричну активність скелетних мʼязів – електроміографія ЕМГ; рухи очей- електроокулографія ЕОГ з одночасним вимірюванням частоти і ритму серцевих скорочень, артеріального тиску, частоти дихання і газового складу видихуваного повітря, а також насичення крові киснем.

Пильнування й сон, будучи двома полярними функціональними станами людини, відображають також і різні стани його свідомості. Пильнування має на увазі можливість усвідомлення людиною розумової й (або) фізичної діяльності. Процеси, що відбуваються в сні - не усвідомлюються.

Свідомість

Свідомість —специфічна людська форма ідеального відображення і духовного освоєння дійсності, вона включає в себе і усвідомлення людиною своєї психічної діяльності - це здатність відділення себе ("Я") від інших людей і навколишнього середовища ("не Я"), адекватного відбиття дійсності й можливість регуляції відносин між особистістю й навколишнім середовищем. Це також можливість передати власні знання іншим людям, роблячи його загальним знанням (свідомість) за допомогою мови, наукових і художніх творів, технічних пристроїв і т.д. Свідомість базується на комунікації між людьми, розвивається в міру придбання індивідуального життєвого досвіду й пов'язана з мовою, за допомогою якої людина "організує" свій досвід й який є способом вираження цього досвіду. Розвиток і використання мови принципово важливо для адаптації людини до соціального життя, оптимізації контактів з іншими людьми. Мова людини дозволяє накопичувати, зберігати й передавати інформацію про все накопичене в індивідуальній і суспільній свідомості досвіді майбутнім поколінням. По обʼєктивним критеріям стан свідомості людини визначають як звужений,зменшений або відновлювальний; свідомість може бути втрачена, подавлена і відновлена. В найбільш загальній формі в свідомості – це означає бути бадьорим, активним, пильним і настороженим. При нормальному стані бадьорості свідомість – це перш за все,прояв поведінки людини. Свідомість визначається також як знання, яке за допомогою слів, математичних символів і узагальнюючих образів художніх творів може передане іншим людям, стати надбанням інших членів суспільства. Вона обʼєднує все те, що може бути повідомлено або повідомляється, передається іншим людям. Поряд із свідомістю психічна діяльність людини включає себе підсвідомість. Термін"підсвідомість"(замість "несвідоме")використовується для позначення неусвідомлюваного психічного, нерозривно повʼязаного із свідомістю. До цієї групи психічних явищ належить усе те, що було усвідомленим або може стати усвідомленим за певних умов, наприклад, глибо засвоєні людиною соціальні норми(" голос совісті", "почуття обовʼязку", "поклик серця", тощо), міцно автоматизовані навики(наприклад, рухові навики шофера, спортсмена, піаніста та ін..), поява інтуїції, яка ґрунтується лише на раніше набутому життєвому або професійному досвіді. Так досвічений лікар інтуїтивно(підсвідомо) ставить правильний діагноз, тому що мозок сліди (енграми) ряду симптомів, типових для даного захворювання.(характерна поза,міміка, колір шкіри, забарвлення склер, тощо). Специфічними проявами діяльності підсвідомості є активація творчих можливостей людини у стані глибокого гіпнозу, гіпнопедія(навчання під час сну,тобто без участі свідомості), а також, очевидно і механізм сновидінь як різновидності пошукової активності. Про підсвідомі появи психічної діяльності свідчить також можливість вироблення рефлексів у відповідь на невідчутні(підпорогові) звукові подразнення.

Різновидом несвідомого психічного є також надсвідомість (суперсвідомість). До сфери надсвідомого належать первинні етапи будь-якої творчості(виникнення нових ідей, сміливих гіпотез, оригінального задуму, творчих задумів), які виникають на грунті слідів, отриманих із зовні вражень(без свідомого вольового зусилля, передчасного втручання свідомості тощо). Надсвідомість відіграє важливу ролів і у походженні різноманітних забобонів, міфів. Патологічно змінена взаємодія свідомості з під і надсвідомістю може проявитисяу вигляді марення, галюцинацій, які виникають під впливом деяких психотропних речовин(ЛСД, галоперидол). Таким чином, психічна діяльність людини має трьохрівневу структуру, включаючи в себе свідомість, підсвідомість і надсвідомість.

Мозок людини одержує сигнали (інформацію) від різних сенсорних систем. Кожен сигнал є носієм інформації. Залежно від індивідуального досвіду (пам'ять), емоційного фону, мотивації й потреби, а також стану (у континуумі пильнування-сон) людина ухвалює рішення щодо дії, що відповідає соціальним уявленням (колективний досвід) про адекватність поводження, в основі якого лежать складні умовні й безумовні рефлекси. На базі біологічних вітальних потреб (харчування, розмноження й т.д.), соціальних потреб ("для себе", "для інших"), ідеальних потреб (пізнання творчості) і, нарешті, потреб подолання (волі) створюються підсвідомість (автоматизовані навички й норми поводження), самосвідомість (діалог із самим собою), свідомість (знання, що може бути передане іншим) і надсвідомість (творча інтуїція). Таким чином, поводження людини ґрунтується на взаємодії рефлекторної діяльності, мислення й свідомості. Ряд важливих висновків про природу свідомості й ролі мови зроблені на основі контактів і дослідженні хворих з розщепленим мозком. Були виявлені разючі факти. Наприклад, в одного такого оперованого хворого діяли дві сфери свідомості. Коли питання: "Ким би ви хотіли бути?" адресували до лівої півкулі, то хворий відповідав: "Креслярем". Коли те ж питання обертали до правої півкулі, те складений з букв відповідь була: "Автомобільним гонщиком". Хворий мав два "я", різко відмінні одне від другого. Висновок, до якого прийшли дослідники розщепленого мозку - це можливість співіснування двох свідомостей, що мирно уживаються в здоровому мозку й розділяються при ряді захворювань.

У процесах свідомого сприйняття беруть участь коркові проекції органів чуття. Під час хірургічних операцій на мозку, проведених під місцевою анестезією, при прямій електричній стимуляції різних зон кори можна викликати свідомі відчуття й спогади про минулі події, не активуючи аферентні шляхи. Наприклад, якщо подразненню піддається область кисті руки в корковій проекції (зона S₁ по Бродману), людина відчуває "дотик" до кисті руки; подразнення проекційних зон ока приводить до відчуття спалаху світла; подразнення скроневих областей кори викликає ланцюг спогадів, у першу чергу, слухових — музичних фрагментів, ритмів, знайомих і незнайомих мелодій.

Участь сенсорної кори є необхідним, але не достатньою умовою для прояву свідомого сприйняття, визначаємого людиною як відчуття, образ предмета, явища або події. В умовах сну або наркозу, викликані сенсорною стимуляцією, коркові потенціали реєструються, але свідоме сприйняття стимулів відсутнє. Для того, щоб стимул був усвідомлений, необхідний приплив активуючих впливів, з ретикулярної формації в кору мозку. Ушкодження верхньої частини стовбура мозку, що включає ретикулярну формацію, приводить до стійкої втрати свідомості. Отже, активність ретикулярної формації регулює стан свідомості.

Для свідомого сприйняття зовнішніх подразників необхідна участь як мінімум двох потоків збудження в неокортексі -активації специфічної сенсорної проекції й активації неспецифічної системи ретикулярної формації. Інформація про фізичні параметри об'єкта сприйняття передається по специфічній сенсорній системі, неспецифічна активація визначає рівень пильнування. Емоційне фарбування сприйняття залежить від активності лімбічної системи, у яку надходять сенсорні сигнали по декількох паралельних шляхах.

Зв'язки лімбічної системи з верховним центром регуляторних функцій й ендокринної гормональної системи — гіпоталамусом, є основою включення мимовільних несвідомих рефлекторних реакцій у процес свідомого сприйняття. Наприклад, у хвилини небезпеки складні рухові дії супроводжуються частішанням пульсу, потовиділенням і т.д. Еферентна ланка свідомого сприйняття — дія, яку можна розділити на дві категорії — наближення й уникнення. У русі проявляються всі фактори, що становлять поводження людини, - усвідомлене сприйняття сигналів і ситуації, мотивація до дії й рефлекторні реакції. Результатом тієї або іншої ситуації може бути й бездіяльність людини. В основі бездіяльності лежать ті ж процеси, що й в основі дії.

Уявлення про нервовий субстрат свідомості базується на деяких фактах, відомих з нейрофізіології. Кора головного мозку людини сама складна за структурою й функціями система, що найбільше пізно розвилася в еволюції тваринного миру. Свідомість, як здатність до абстрактного висновку про світ і про себе, до поділу всього на "Я" й "не Я", може бути співвіднесена із поєднувальною функцією кори головного мозку й систем її активації. Кора головного мозку складається з ансамблів — вертикально зв'язаних нейронів всіх шарів кори (колонок). Кілька вертикальних ансамблів поєднуються в єдиний великий модульний стовпчик. Модульні стовпчики одержують і переробляють великий обсяг інформації. Вони функціонують у складі великих петель, по яких інформація з модулів у вигляді імпульсних потоків і повільних коливань потенціалів передається до певних коркових і підкіркових зон. Багаторазове надходження інформації в коркові модулі і її циркуляція в замкнутих ланцюгах забезпечує електричні й хімічні зміни в нейронах і синапсах, необхідні для організації довгострокової пам'яті. Переробка інформації відбувається в паралельних каналах (нейронних ланцюгах, модулях). Великі зв'язки різних областей мозку між собою діляться умовно на закріплені, запрограмовані генетично й, що розвиваються в результаті сенсорного притоку й моторного досвіду. У результаті, у мозку, крім жорстко закріплених, організуються "розподілені" системи одержання й обробки інформації, системи, що беруть участь у навчанні. Любий модуль може входити в будь-яку систему обробки інформації.

Розподілені системи мозку мають повну інформацію — як поступаючої із зовнішнього світу, так ісигналізуючих про внутрішні стани організму (пам'ять, емоції, потреби й і.т.д). Порівняння "внутрішніх" даних, що зберігаються у нервовій системі, поточного стану останньої, з інформацією про навколишній світ, становить передбачувану основу свідомості.

Поиск по сайту: