Высшая нервная деятельность: Сон и бодрствование

Министерство  образования и науки  Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

 Профессионального образования

«Челябинский государственный педагогический университет»

(ГОУ  ВПО «ЧГПУ»)

ЕСТЕСТВЕННО - ТЕХНОЛОГИЧЕСУИЙ ФАКУЛЬТЕТ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат по физиологии человека на тему: «Высшая нервная деятельность: Сон и бодрствование» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                 Выполнила: студентка 559группы 

                                          Голощапова Марина

                                                                      Проверил: Мальцев В.П. 
 
 
 

Челябинск, 2011

Оглавление 

1. Механизмы сна и бодрствования организма………………………3
2. Структуры мозга, регулирующие сон и бодрствование организма, их морфофункциональные связи………………………………………6
3. Роль гуморальных факторов и возникновение сна………………..8
4. Характеристика нейроморальных процессов во время сна. Быстрый и медленный сон……………………………………………………10
5. Сновидения и их природа…………………………………………..14
6. Заключение………………………………………………………….18
7. Литература…………………………………………………………...19

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Механизмы сна и бодрствования  организма

         Бодрствование и сон - два состояния человека контролирующие и взаимозависимые друг от друга. Нарушение одного из этих состояний влечёт за собой нарушение другого. Техника Трансцендентальной медитации вводит человека в состояние подобное состоянию сна. Однако под понятием сна не стоит понимать выключение мозга или состояние отключения сознания, так же не стоит противопоставлять сон обычному бодрствованию.

          Сон - это особое активное состояние мозга направленное на регуляцию и восстановление всей системы организма.    

        Бодрствование – состояние психики, характеризующееся достаточно высоким уровнем электрической активности мозга, свойственным активному взаимодействию индивида с внешним миром. В поддержании состояния бодрствования важнейшую роль играет ретикулярная формация среднего мозга, от нейронов которой восходящие влияния идут к неспецифическим ядрам таламуса, а от них ко всем зонам коры больших полушарий. Бодрствование (обычное состояние не спящего человека) образует поле всевозможных сочетаний функций сознания – от состояния спокойного бодрствования через активное, напряженное бодрствование до выраженных аффектов.

       Анализ ряда фактов привел И. П. Павлова к выводу о том, что сон и условное торможение по своей природе являются единым процессом. Различие между ними состоит лишь в том, что условное торможение во время бодрствования охватывает лишь отдельные группы нейронов, в то время как в процессе развития сна торможение широко иррадиирует по коре полушарий большого мозга, распространяясь и на лежащие ниже отделы головного мозга. Сон, развивающийся у человека и животных под влиянием тормозных условных раздражителей, И. П. Павлов называл активным, противопоставляя ему пассивный сон, возникающий в случаях прекращения или резкого ограничения притока афферентных сигналов к коре полушарий большого мозга. Важное значение афферентной сигнализации в поддержании состояния бодрствования было показано еще И. М. Сеченовым, который приводит известные из клинической практики случаи наступления длительного .сна у больных, страдающих распространенными нарушениями органов чувств. В клинике наблюдали больного, у которого из всех органов чувств сохранились функции только одного глаза и одного уха. Пока глаз мог видеть, а ухо слышать, человек бодрствовал, но как только врачи закрывали у больного эти единственные пути общений с внешним миром, пациент тотчас засыпал. У больной, находившейся под наблюдением в клинике С. П. Боткина, из всех органов чувств функционировали только рецепторы осязания и мышечного чувства одной из рук. Большую часть суток эта больная спала и просыпалась только тогда, если дотрагивались до ее руки. В дальнейшем было показано, что сон возникает и у животных при оперативном разрушении периферических отделов трех основных анализаторов: зрительного, слухового и обонятельного. А. Д. Сперанский и В. С. Галкин перерезали у собаки зрительные и обонятельные нервы, и разрушили обе улитки внутреннего уха. После такой операции собака впадала в сонное состояние, которое продолжалось свыше 23 ч в сутки. Она просыпалась лишь на короткое время от голода или при переполнении прямой кишки и мочевого пузыря. Все эти факты получили новое объяснение после того, как было установлено функциональное значение ретикулярной формации и выяснено взаимодействие между ней и корой полушарий большого мозга. Афферентные сигналы, идущие через ретикулярную формацию среднего мозга и неспецифические ядра таламуса в кору большого мозга оказывают на нее активирующее влияние и поддерживают деятельное, бодрствующее, состояние. Устранение этих влияний (при поражении нескольких рецепторных систем либо в результате разрушения ретикулярной формации или выключения ее функций при действии некоторых наркотических средств, например барбитуратов) приводит к наступлению глубокого сна. В свою очередь ретикулярная формация ствола мозга находится под непрерывным тонизирующим влиянием коры полушарий большого мозга. Существование двусторонней связи между корой большого мозга и ретикулярной формацией играет важную роль в механизме возникновения сна. Действительно, развитие торможения в участках коры снижает тонус ретикулярной формации, а это ослабляет ее восходящие активирующие влияния, что влечет за собой снижение активности всей коры большого мозга. Таким образом, торможение, первоначально возникшее в ограниченной области коры, может вызвать торможение нейронов всей коры полушарий большого мозга. . В возникновении сна важную роль играют так называемые гипногенные, т. е. вызывающие сон, структуры ствола мозга. В стволе мозга установлено существование двух взаимно антагонистических систем, определяющих состояние бодрствования или сна. Поддержание состояния бодрствования связано с активностью ростральных отделов ретикулярной формации мозгового ствола, вызывающих десинхронизацию электрических колебаний в мозге. Возникновение сна определяется возбуждением структур, расположенных в определенных областях таламуса, гипоталамуса и каудальных отделах ретикулярной формации, которые названы гипногенными. Длительное время считали, что сон — это покой, выключение деятельности, необходимое для восстановления работоспособности организма. Действительно, например, для скелетных мышц нормальный сон создает состояние покоя. В отношении работы мозга сон — это не просто покой и торможение. В последние годы установлено, что во время сна корковые нейроны моторной, зрительной и других областей все время находятся в состоянии ритмической активности, частота которой в среднем оказывается не меньшей, а в ряде случаев даже большей, чем во время бодрствования. Таким образом, во время сна не было обнаружено глобального торможения корковой активности. Изменяется лишь ее характер: непрерывные разряды нейронов, характерные для бодрствования, сменяются короткими групповыми разрядами, разделенными друг от друга длительными промежутками отсутствия активности. В период «медленного» сна такие групповые разряды синхронизированы и это находит свое отражение в медленных волнах на электроэнцефалограмме. Во время «быстрого» сна длительность и частота групповых разрядов значительно увеличиваются; они не синхронизированы и на электроэнцефалограмме отмечаются более частые волны. По-видимому, корковое торможение во время сна следует понимать не как отсутствие активности, а как переход этой активности на новый режим. Полагают, что непреодолимая потребность в сне связана с тем, что именно при таком режиме работы клетки мозга оказываются как бы отключенными от периферических раздражений, благодаря чему становится возможной переработка информации, которая поступила в мозг в период бодрствования. Этот процесс, очевидно, происходит в период «быстрого», или «парадоксального» сна, который по внешним проявлениям — более глубокий, чем «медленный» сон (в период «быстрого» сна труднее разбудить спящего). Вместе с тем, судя по характеру биоэлектрической активности мозга, в период «быстрого» сна активная деятельность клеток мозга сохраняется (на фоне максимального отключения от влияний окружающей среды). Полагают, что такая интенсивная, но «внутренняя» работа мозга необходима для классификации и упорядочения поступившей во время бодрствования информации. При этом новая информация сопоставляется с прошлыми (хранящимися в памяти) впечатлениями и находит свое место в системе существующих у организма представлений об окружающем мире. Новая информация не просто пассивно нанизывается, подобно бусинкам, на хронологическую нить памяти. Она требует осмысливания, доработки, а иногда и коренной переработки существующих представлений. Для этого необходима напряженная творческая работа мозга, которая как полагают, вероятно, осуществляется во время «парадоксального», а по некоторым данным и в другие фазы сна. В такой переработанной и упорядоченной форме в виде органического сочетания со связями, образованными прошлым опытом, осуществляется фиксация и хранение новой информации в долговременной памяти мозга. Искусственное лишение человека «парадоксального» сна приводит к расстройствам памяти и может вызывать психические заболевания. 
 
 
 
 
 

Структуры мозга, регулирующие сон и бодрствование  организма, их морфофункциональные  связи. 

      Переход от бодрствования ко сну предполагает два возможных пути. Прежде всего не исключено, что механизмы, поддерживающие бодрствующее состояние, постепенно «утомляются». В соответствии с такой точкой зрения сон - это пассивное явление, следствие снижения уровня бодрствования. Однако не исключено и активное торможение обеспечивающих бодрствование механизмов. Важную роль в регуляции цикла сон - бодрствование играет ретикулярная формация ствола мозга, где находится множество диффузно расположенных нейронов, аксоны которых идут почти ко всем областям головного мозга, за исключением новой коры (неокортекса). Ее роль в цикле сон - бодрствование была исследована в конце 40-х годов Г. Моруцци и Н. Мэгуном. Они обнаружили, что высокочастотное электрическое раздражение этой структуры у спящих кошек приводит к их мгновенному пробуждению. И напротив, повреждения ретикулярной формации вызывают постоянный сон, напоминающий кому; перерезка же только сенсорных трактов, проходящих через ствол мозга, такого эффекта не дает.

      Серотонинергические нейроны также играют весьма важную роль в регуляции бодрствования и сна. В верхних отделах ствола мозга есть две области - ядра шва и голубое пятно, для нейронов которых характерны такие же обширные проекции, как и для нейронов ретикулярной формации, т.е. достигающие многих областей ЦНС. Медиатором в клетках ядер шва служит серотонин (5-гидрокситриптамин, 5-НТ), а голубого пятна - норадреналин. Разрушение ядер шва у кошки приводит к полной бессоннице в течение нескольких дней; за несколько следующих недель сон нормализуется. Частичная бессонница может быть также вызвана подавлением синтеза 5-НТ n-хлорфенилаланином. Ее можно устранить введением 5-гидрокситриптофана, предшественника серотонина, не проникающего через гематоэнцефалический барьер. Двустороннее разрушение голубого пятна приводит к полному исчезновению БДГ-фаз, не влияя на медленноволновой сон. Истощение запасов серотонина и норадреналина под влиянием резерпина вызывает, как и следовало ожидать, бессонницу. Однако оказалось, что нейроны ядер шва наиболее активны и выделяют максимум серотонина не во время сна, а при бодрствовании. Кроме того, возникновение БДГ, по-видимому, обусловлено активностью нейронов не столько голубого пятна, сколько более диффузного подголубого ядра. Судя по результатам недавних экспериментов, серотонин служит и медиатором в процессе пробуждения, и «гормоном сна» в бодрствующем состоянии, стимулируя синтез или высвобождение «веществ сна» , (факторов сна), которые в свою очередь вызывают сон. Были сделаны попытки обнаружить особые вещества либо после длительного лишения сна, либо у спящего человека. Первая из этих попыток основана на предположении о том, что фактор(ы) сна во время бодрствования накапливаются до вызывающего сон уровня, а вторая - на гипотезе, согласно которой они образуются или выделяются во сне. Исследования дали определенные результаты. Так, при проверке первой гипотезы из мочи и цереброспинальной жидкости человека и животных был выделен небольшой глюкопептид -фактор S, вызывающий медленноволновой сон при введении другим животным. Существует, по-видимому, и фактор сна с БДГ. Изучение второй гипотезы привело к открытию индуцирующего глубокий сон нонапептида (в настоящее время он уже синтезирован), так называемого пептида δ-сна (DSIP, delta-sleep inducing peptide). Однако пока не известно, играют ли эти и многие другие «вещества сна», обнаруженные при проверке обеих гипотез, какую-либо роль в его физиологической регуляции. Более того, выделенные пептиды часто вызывают сон лишь у животных определенного вида; кроме того, он возникает и под действием других веществ. Однако сросшиеся девочки-близнецы могли спать порознь, что свидетельствует о второстепенной роли гуморальных факторов и решающей роли в развитии сна нервной системы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Роль  гуморальных факторов и возникновение  сна. 

     Сон является физиологической потребностью организма. Он занимает примерно 1/3 жизни человека. Во время сна наблюдается ряд изменений в физиологических системах человека: отсутствуют сознание и реакции на многие раздражители внешней среды, резко снижены двигательные рефлекторные реакции, полностью тормозится условнорефлекторная деятельность организма. Обнаружены значительные изменения в активности вегетативных функций: уменьшается частота сердечных сокращений и величина артериального давления; дыхание становится более редким и поверхностным; уменьшается интенсивность обмена веществ и несколько понижается температура тела; снижается деятельность системы пищеварения и почек. Во время глубокого сна отмечается понижение мышечного тонуса. У спящего человека большинство мышц полностью расслабляется.

Научное исследование физиологических механизмов сна началось с середины XIX в. К настоящему времени создано много различных теорий, которые можно свести в две основные группы.

1. К  первой группе относятся так называемые - гуморальные теории сна, связывающие возникновение сна с накоплением в крови организма определенных химических веществ - гипнотоксинов.

Химическая теория. По этой теории во время бодрствования в клетках тела накапливаются легко окисляющиеся продукты, в результате возникает дефицит кислорода, и человек засыпает. По словам психиатра Э. Клапареда, мы засыпаем не от того, что отравлены или устали, а чтобы не отравиться и не устать.

Однако  в последние годы работами П. К. Анохина  и сотрудников было доказано, что  гуморальные факторы играют второстепенную роль. В частности, в наблюдениях  за сросшимися так называемыми сиамскими близнецами, обладавшими только общим кровообращением, было обнаружено, что сон у них наступает неодновременно. Один близнец может спать, а другой - бодрствовать. Если главной причиной возникновения сна было бы накопление в крови гипногенных веществ, т. е. веществ, вызывающих сон, то оба сиамских близнеца спали бы одновременно.

Химическая  теория не может также ответить на ряд вопросов. Например, почему ежедневное отравление продуктами усталости не приносит организму никакого вреда? Что происходит с этими веществами при бессоннице?

 
2. В результате объективной критики  гуморальные теории сна отступили  на второй план и большей  популярностью к настоящему времени  пользуются теории, объясняющие  возникновение сна изменениями  в деятельности нервной системы. 
Среди этих неврогенных теорий особое значение имела кортикальная теория И. П. Павлова. Изучение процессов торможения в КХМ позволило ему высказать предположение, что сон также является разновидностью тормозного процесса, распространившегося «сплошь на всю массу полушарий и на лежащие ниже отделы головного мозга» . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Характеристика  нейроморальных процессов  во время сна. Быстрый  и медленный сон. 

      Результаты исследований Н. Клейтмана и Ю. Азеринского показали, что во время сна мозг не бездействует, а демонстрирует различные виды активности. Причем, активность мозга во время сна не хаотична, а имеет ярко выраженный цикличный характер. За 8 часов сна (продолжительность, рекомендованная для полноценного отдыха организма взрослого человека), наблюдается в среднем 5 циклов длительностью 90-100 минут, при этом в рамках каждого из циклов отмечаются две фазы сна – фаза медленного и фаза быстрого сна.

ЦЕНТРЫ  МЕДЛЕННОГО СНА:

•Передние отделы гипоталамуса (преоптические ядра)

•Неспецифические  ядра таламуса

•Ядра срединного шва (серотонинергические  нейроны)

•Тормозный  центр Моруцци (средняя часть  варолиева моста)   

ЦЕНТРЫ  БЫСТРОГО СНА:

•Голубое  пятно (норадренергические нейроны)

•Вестибулярные  ядра продолговатого мозга

•Верхнее  двухолмие среднего мозга 

•Ретикулярная формация среднего мозга (центры быстрых  движений глаз)

Фаза  медленного сна

      На долю медленного сна приходится порядка 75% общей протяженности ночного отдыха человека. В фазе медленно сна наблюдается уменьшение частоты дыхания, снижение ритма сердцебиения, расслабление мышц и замедление движения глаз. Однако, фаза медленного сна не является неким однородным процессом. Внутри нее выделяют четыре стадии, каждой из которых свойственны различные биоэлектрические характеристики и показатели глубины сна или пороги пробуждения. По мере углубления медленного сна постепенно снижается активность человека, все сложнее становится его разбудить. При этом в глубоких стадиях фазы медленного сна возрастает сердечный ритм и частота дыхания, которые компенсируют уменьшение глубины дыхание и снижение артериального давления.

С точки  зрения физиологии именно в фазе медленного сна происходит реабилитация и оздоровление организма – восстанавливаются  клетки, структура тканей, происходит мелкий ремонт внутренних органов человека, восстанавливается энергетический баланс.