Быстрый (REM) сон

Быстрый (REM) сон.

Что вы знаете о “быстром” сне? Он идет после “медленного” сна, при нем отмечаются быстрые движения глаз, во время него мы видим сны…

В данном посте мы разберем механизмы быстрого сна (с БДГ).

В начале повествования сразу стоит отметить, что существует 2 модели регуляции сна с быстрыми движениями глаз (БДГ) — классическая и современная.

В классической модели — https://vk.cc/6Wk0c7, которая была сформулирована в 70-х годах прошлого столетия, ведущую роль в регуляции БДГ-сна отводилась перекрестному торможению холинергической и аминергической систем ствола мозга. В современной системе, которая была сформулирована в 2012 году — https://vk.cc/6Wk3AX, ведущая роль была делегирована глутаматергической/ГАМК-ергической системам головного мозга при участии орексинергической системы — https://vk.cc/6T0Hpi.

Холино- /аминергическая системы в данном случае играют подчиненную роль.

Теперь перейдем непосредственно к регуляции “быстрого” сна. Все структуры ствола можно разделить на 3 группы:

* REM - on (LDT/PPT; ацетилхолин), которые активны во время периодов быстрого сна;

* REM - off/Wake - on (LC, TMN, LH, DR; норадреналин, гистамин, орексин/гипокретин, серотонин), молчащие весь период “быстрого” сна, и вновь включающиеся при переходе в фазу “медленного” сна или бодрствования;

* REM - Wake - on (LDT/PPT/BF, PRF; ацетилхолин, глутамат), которые активны как во время “быстрого” сна, так и во время бодрствования.

“Центр быстрого сна” имеет неоднородную структуру и состоит из 2-х частей, которые расположены как в вентролатеральной преоптической области (VLPO), так и в покрышке моста.

Периферическая часть VLPO (eVLPO), имея обширные проекции как в области голубого пятна и ядра шва, так и в области латеродорсального и педункулопонтийного ядер покрышки (LDT/PPT), вызывает торможение “REM - off” ГАМК-ергических нейронов (все активирующие системы мозга - голубое пятно/LC, дорсальное ядро шва/DR, латеральный гипоталамус/LH, туберо-мамиллярные ядра/TMN), тем самым обеспечивая их растормаживание — активацию.

Не так давно (это пятнадцатый год) был найден ГАМК-ергический центр быстрого сна, подобный “тормозному центру Моруцци” (парафациальная зона, RRF), расположенный в вентральной области продолговатого мозга — https://vk.cc/6WkVzd, который так же, как и LDT/PPT, растормаживает глутаматергические нейроны в области ядер моста precoeruleus (PC) и parabrachialis (РВ).

Так, в фазе “медленного” сна, путем влияния через ГАМК-В рецепторы активность холинергических нейронов находится на низком уровне (около 8%). После активации PC/PB ядер, в результате которого происходит высвобождение глутамата, путем воздействия на низкопороговые каинатные рецепторы, активность холинергических нейронов возрастает, в среднем, до 65%. Начинается REM-сон.

Если глутамат, путем воздействия на NMDA-типа рецепторы, продолжит свое активирующее воздействие на холинергические нейроны, доведя их активность до 100%, человек проснется. Подводя промежуточный итог, активность клеток ПеПТ регулируется взаимодействием ГАМК и глутамата, путем воздействия на каинатные, NMDA и ГАМК-В - рецепторы. Эндогенное высвобождение АХ также стимулирует глутаматергические нейроны, которые, как было описано выше, активируют холинергические нейроны, т.е. формируется положительная обратная связь.

Помимо каскадной активации глутамат- /холино- / глутаматергических нейронов, происходит также активация нейронов сублатеродорсального ядра (SLD). О его роли мы поговорим чуть позже.

Как говорилось выше, во время REM-сна активность аминергических нейронов находится на достаточно низком уровне. Массивное высвобождение ацетилхолина включает группы нейронов, активные за проявления REM-сна. При дальнейшем выделении ацетилхолина, его высокие концентрации действуют на ингибиторные ауторецепторы холинергических нейронов, вызывая снижение их активности. Это приводит к тому, что человек переходит в фазу “медленного” сна. При ослаблении активности ГАМК-ергических нейронов VLPO, ацетилхолин, выделяющийся в период REM -сна, активизирует REM - off нейроны и человек просыпается.

Возвращаясь к вопросу в начале данного поста. Чем характеризуется “быстрый сон”?

* атония мышц, поддерживающих позу;

* быстрые движения глаз;

* активная кортикальная ЭЭГ;

* тета-ритм в гиппокампе;

* PGO-волны;

* миоклонические подергивания лицевых мышц и мышц конечностей;

* изменение центральной температуры, а также “скачки” кардиореспираторного ритма;

Атония мышц, поддерживающих позу, обеспечивается за счет работы нейронов сублатеродорсального ядра (SLD). Они также являются глутаматергическими. Посылая сигналы к ГАМК- и глицинергическим интернейронам передних рогов спинного мозга, вызывающие угнетение мотонейронов. В 60-х годах прошлого столетия один из столпов сомнологии Мишель Жуве показал, что повреждение этой зоны у кошек вызывает “исполнение” сна, т.е. они пытались догнать мышку или начинали шипеть при виде собаки. Такие проявления встречались и у людей. Во время сна люди начинали кричать, драться, пинаться. Такое состояние было описано в 1986 г. американским ученым C.H. Schenck и названо “поведенческими REM-нарушениями” - https://vk.cc/6WmHO9.

Почему это важно? “Поведенческие REM - нарушения” являются наиболее ранним и специфичным маркером нейродегенеративных заболеваний, относящихся к группе альфа-синуклеинопатий (болезнь Паркинсона, мультисистемная атрофия, деменция с тельцами Леви), ее наличие предсказывает развитие нейродегенеративного заболевания в течение 12 лет с вероятностью 50%. Мышечные же подергивания связаны с возникающими в гигантоклеточном ядре продолговатого мозга (особенно его каудальной части) всплесками потенциалов, опосредованных активацией NMDA/каинатных рецепторов.

Активная кортикальная ЭЭГ (ее десинхронизация) с тета-ритмом в гиппокампе связана с активацией глутаматергической системой, которая, по всей видимости, является основой той мощной односторонней “специфической” импульсации, под воздействием которой нео- и архипалеокортекс находится весь период “быстрого” сна.

PGO-волны представляют собой всплеск активности, возникающий в мосте (Р/М) и распространяющийся к коленчатому ядру (G/K) и затылочной коре (0/3). Исходя из написанного можно сделать вывод, что эти области работают совместно, образуя т.н. “сонный путь” без участия глаз, формируя тем самым сновидения. Во время сна наибольшая активность, по данным ПЭТ, отмечается в области миндалины, гиппокампа, гипоталамуса, поясной извилины, базальных ядер переднего мозга, покрышки моста и парагиппокампальной коры, а наименьшая активность фиксируется в области дорсолатеральной префронтальной коры.

Т.е. нейронные ансамбли сновидений включают в себя лимбические, паралимбические и ассоциативные отделы коры, но не включают префронтальную, сенсомоторную и первичную зрительную кору. В процессе бодрствования первичная сенсорная кора является источником информации о внешнем мире, а префронтальная кора интегрирует входящую сенсорную информацию с процессом принятия решений.

Во время “медленного” сна благодаря таламическим ретикулярным нейронам информация от «входов» (органов чувств) к нейронам коры больше не поступает. Восходящий активирующий пучок, исходящий из покрышки моста, возникающий во время “быстрого” сна, вызывает вспышки нейронной активности, которые передаются затем в таламус. Таламус, в свою очередь, сконцентрирован еще со времен “медленного” сна на внутренних сигналах, пытаясь переработать их, отправляет их в зрительную кору. Кора, опираясь на память и опыт, соединяет разнородные фрагментарные сигналы в единую картину под названием “сон”.

Недавно была описана и новая роль движения глаз во время “быстрого” сна. Группа ученых из Калифорнийского и Тель-Авивского университетов показала, что эти движения помогают менять картинки во время сновидений. Оказалось, что во время быстрого сна нейроны работают так, как если бы мы видели нечто новое во время бодрствования. Во сне нервные клетки срабатывали точно после очередного движения глаз, поэтому можно с большим основанием предположить, что работа глаз и работа нейронов друг с другом действительно связаны.

Зачем же человеку “быстрый” сон? Долгое время считалось, что “быстрый” сон ассоциирован с процессами переработки информации, полученной во время бодрствования. Однако эта теория сейчас подвергается сомнениям. В 2015 году группа японских ученых предложила новую роль REM-сна. Они снимали показания ЭЭГ у мышей во время “медленного” сна (в этой фазе типичны медленные волны электрической активности). Затем с помощью технологии DREADD они уменьшали или увеличивали продолжительность REM-сна – при этом амплитуда медленных волн, наблюдаемых во время следующей фазы NREM-сон, соответственно уменьшалась или увеличивалась. Эти результаты впервые продемонстрировали возможную иерархию фаз сна – REM-сон контролирует NREM-сон. Исследования на эту тему продолжаются и по сей день.

Источники:

https://vk.cc/6T3uBi - Основы сомнологии. Ковальзон В.М., 2011;

https://vk.cc/6T27t9 - Регуляция цикла бодрствование–сон. Ковальзон В.М., Долгих В.В., 2016;

https://vk.cc/6Wk3AX - Perspectives on the rapid eye movement sleep switch in rapid eye movement sleep behavior disorder. Clifford B. Saper, Jun Lu, 2013;

https://vk.cc/6WmHVo - Сontrol of sleep and wakefulness. Brown R.E., Basheer R., 2012;

https://vk.cc/6WmGbS - Cells of a Common Developmental Origin Regulate REM/non-REM Sleep and Wakefulness in Mic. Yu Hayashi, 2015;

https://vk.cc/6WmGuA - Single-neuron activity and eye movements during human REM sleep and awake vision. Thomas Andrillon, 2015;

https://vk.cc/6WmHcL - Синдром нарушения поведения в фазе сна с быстрыми движениями глаз при болезни Паркинсона. Нодель М.Р., 2015;

Источник: cyberleninka.ru

Комментарии: