Біоритмічні основи психічної діяльності

Ритмічна організація життєдіяльності організму лежить у основі поведінкової активності. Серед біоритмів з різною періодичністю циркадіанний ритм заслуговує особливої уваги, так як повсякденна діяльність ЦНС реалізується на його основі. Його суттєво визначає зовнішній фактор - 24-годинний ритм світла і темряви. Але дані класичного експерименту Юргена Ашоффа (Німеччина, 1969) та численних дослідів після нього свідчать, що при виключенні будь-якої можливості орієнтуватися у часі (у ізольованій камері) у людини через кілька діб встановлюється цикл сну і бадьорості з періодом близько 33 години; цикл температури тіла при цьому триває лише 25 годин. Це вказує на відносну самостійність і незалежність внутрішніх водіїв циклу загальної активності і температурного циклу, які у звичайних умовах синхронізуються із загальним 24-годинним ритмом. Загальна активність і температура – не єдині параметри, що підкоряються циркадіанним коливанням у організмі. До таких параметрів належать численні вегетативні показники (ритм серцевої діяльності, рівень артеріального тиску, тонус вегетативних центрів, тощо). Вони мають своїх відносно незалежних водіїв ритмічної активності, що в цілісному організмі у звичайних умовах переважно підкоряються загальному єдиному ритму (хоча при цьому коливання деяких вегетативних параметрів залишаються незалежними). При вимушених порушеннях ритму загальної активності (наприклад, при соціальній необхідності) ритми вегетативних параметрів можуть переходити на автономію, що негативно відбивається на самовідчутті і функціональному стані організму.

Зовнішній добовий цикл, й, перш за все, цикл світло – темряво через сенсорне сприйняття коригує активність внутрішніх водіїв (осциляторів) циркадіанного біоритму. Це здійснюється за участю супрахіазматичного ядра, що міститься у переднього краю гіпоталамусу (безпосередньо над перехрестомзорових нервів) і контролює цикл сон - бадьорість. До супрахіазматичного ядра, яке щільно контактує з вентро-медіальним ядром гіпоталамуса (що контролює температурний і травний цикли), інформація йде тонким пучком від зорового нерву. Сприйняття світла, зокрема, відображується на інтенсивності секреції певних гормонів: на світлі гальмується виділення епіпізарного мелатоніну, що розгальмовує секрецію гіпофізарних гонадотропних гомонів; світло пригнічує секрецію гіпофізарного соматотропного гормону (саме тому кажуть, що діти ростуть уночі). Отже, внутрішні, відносно самостійні та незалежні водії циркадіанного біоритму синхронізуються зовнішніми водіями біоритму, до яких належать 1) добовий цикл „світло – темрява” 2) соціальні фактори.

У сучасну теорію циркадіанного ритму внесені деякі доповнення. Зокрема, відомо, що при враженні РФ людина перебиває весь час у стані сну. Але виявлена здатність РФ викликати при подразненні не лише пробудження, але й засинання. Це стосується й серотонінергічних нейронів бо доведено, щовони максимально активні й виділяють максимум серотоніну під час бадьорості, а не сну. Згідно сучасній точці зору, серотонін є як медіатором у процесі пробудження, так і „ гормоном сну ”. У стані бадьорості він стимулює синтез або звільнення „ речовин сну ”, які накопичуються під час бадьорості, а також утворюються й при самому сні. Крім того, виявлено, що для сну із сновидіннями категорично необхідна голуба пляма й дифузне нейронне утворення під нею, з активністю яких щільно пов’язані також механізми пробудження.

Модуляція діяльності центрів бадьорості і сну відбувається у гіпоталамусі, видалення задніх відділів котрого, як і руйнування РФ викликає тривалий сон. Довершення інтеграції стану цих центрів здійснюється в базальних відділах переднього мозку.

У відповідності зі станом бадьорості або сну змінюється електрична активність мозку, що реєструється під час електроєнцефалографії. Зокрема, виділяють кілька ЕЕГ-ритмів:

 

А. Ритми бадьорості: І.Активної бадьорості – b-ритм – частота більш 13 Гц, амплітуда до 20-25 мкВ (реєструється при розплющених очах, дії різних, зокрема, світлових, подразнень, активній розумовій діяльності, емоційному напруженні). ІІ.Спокійної бадьорості – a-ритм – частота 8-13 Гц, амплітуда близько 50 мкВ (реєструється при заплющених очах, розслабленій мускулатурі, у відсутності емоційного напруження і активної розумової діяльності) Б. Ритми сну /наркозу: ІІІ.Поверхневого сну (наркозу, гіпоксії) - t-ритм (або q-ритм) – частота 4-8 Гц, амплітуда 100-150 мкВ ІY.Глибокого сну (наркозу, гіпоксії) – D-ритм (або d-ритм) – частота 0,5-3,5 Гц, амплітуда 250-300 мкВ.Високо-амплітудні ЕЕГ ритми виникають також при судорожній активності (Y) і під час електричного шоку.

 

Високо-амплітудні ЕЕГ ритми сну/наркозу відбивають низьку активність нейронів мозку, а під час епілептичній активності та електричного шоку – занадто високу активність нейронів.

 

Перехід a-ритму у b-ритм визначається як явище десинхронізації, а зміни ритму у зворотному напрямку – як синхронізація .*

Під час сну відбувається вимкнення свідомості, гальмування основних функцій організму, зменшення всіх видів чутливості та м’язового тонусу. Щодо змін стану активності кори, то вони мають протилежний характер у відповідності з різними видами фізіологічного сну. При ортодоксальному, або повільному (повільно-хвильовому), або синхронізованому сні (75-80% загальної тривалості), коли гальмування функцій організму найбільш поширене і не відбувається сновидінь, на ЕЕГ реєструються високо-амплітудні і повільні хвилі(t-ритм або D-ритм), що свідчить про синхронізовану, отже, низьку активність нейронів кори великого мозку. Цікаво, що мовні прояви, а також сомнамбулізм (активні рухи у просторі при сні), як правило, виникають під час ортодоксального сну. Під час парадоксального, або десинхронізованого сну (20-25%) – сну зі сновидіннями – у людини (тварини) на ЕЕГ реєструється десинхронізована активність мозку, схожа з активністю активної бадьорості (b-ритм). Це супроводжується прискоренням дихання, серцевих скорочень, збільшенням артеріального тиску, швидким рухом очей (ШРО), який настільки невід’ємний від цього виду сну, що досить часто його маркують ще як ШРО - сон (ці рухи супроводжують не лише зорові сновидіння).Інколи можуть виникати судорожні мімічні рухи й рухи кінцівок, пальців.

Визначають кілька стадій, під час яких визначені два види сну змінюються один на одного. Ці стадії розрізняють здебільшого за різними особливостями ЕЕГ. В стадії W – стані розслабленої бадьорості – переважає a- ритм мінливої амплітуди. В стадії А – переходу від бадьорості до сну (її часто відносять до стану бадьорості) – a- ритм поступово зникає і зустрічається лише як епізоди між все більш тривалих інтервалів дуже дрібного t- ритму ( або q- ритму ). В стадії В (1) – засинання і самого поверхневого сну – характерні переважно t- хвилі, а наприкінці її над прецентральною ділянкою мозку реєструються високо-амплітудні вертекс-зубці тривалістю 3-5 с – фізіологічні маркери засинання і припинення розрізнення слабких зовнішніх подразнень. В стадії С (2) – поверхневого сну – на фоні t- хвиль реєструються веретеноподібні сплески b- ритму (сонні веретена) і високо-амплітудні К- комплекси. В стадії D (3) – помірно глибокого сну – реєструються швидкі хвилі D- ритму (або d- ритм у), що мають частоту 3-3,5 Гц 5). А в стадії Е (4) – глибокого сну – переважають дуже повільні хвилі D-ритму з частотою 0,7-1,2 Гц, на які накладаються епізоди дрібних хвиль a- ритму. Перед пробудженням спостерігається, як правило, ще одна фаза, що характеризується десинхронізацією, як при (стадії В) та епізодами швидких рухів очей. Протягом ночі послідовність вказаних стадій сну повторюється 3-5 разів зі все більшим зменшенням глибини сну (стадія Е або стає дуже короткою, або не досягається взагалі). В нормі парадоксальний сон повторюється приблизно через кожні 1,5 ч і триває все довше, в середньому 20 хв.. Вміст сновидінь у перший їх половині є щільно зв’язаним з дійсністю, але к утру стає все більш дивовижним й емоційно насиченим.

При пробудженні під час або одразу ж після парадоксального сну людина легко пригадує, переказує вміст сновидіння і переживає його сенсорно як реальність. При пробудженні під час ортодоксального сну вміст сновидінь не пригадують, або пригадують на більш абстрагованому, когнітивному рівні.

*Згідно сучасній точці зору, під час електроенцефалографії (ЕЕГ) реєструється алгебраїчний підсумок постсинаптичних потенціалів, які одночасно виникають у нейронах кори. Тому, чим більш синхронно виникаючих і односпрямованих постсинаптичних потенціалів, тим більш високою амплітудою відзначаються ЕЕГ-хвилі. І, навпаки, десинхронізація діяльності нейронів супроводжується зменшенням амплітуди і зростанням частоти ЕЕГ-хвиль. У свою чергу, синхронізація активності нейронів, що виникає з порівняно малою частотою, є найбільш вираженою під час відпочинку кори – у стані сну, тоді як активний, бадьорий стан характеризується десинхронізованою активністю (постсинаптичні потенціали різноспрямовані, їх виникнення не синхронізується).

 

 

З віком зменшується як загальна тривалість сну, так і відносний вміст в ньому парадоксального сну. Загальна еволюційна тенденція протилежна – парадоксальний сон стає особливістю лише високо організованого мозку ссавців (у птах він дуже короткий за часом). При чому, у видів-мисливців – людини, кішки, собаки – тривалість парадоксального сну (близько 20% загальної тривалості) значно більше тривалості його у їх жертв – кроликів, жуйних (5-10%).

Крім періодичного щоденного сну, до фізіологічних видів сну деяких тварин відносять сезонний (зимня або літня сплячка). Виділяють також гіпнотичний та наркотичний сон.

Методи дослідження ВНД. До основних методів дослідження слід віднести:

1) Метод електроенцефалографії (ЕЕГ)

2) Подразнення електричним струмом в експерименті різних структур ЦНС та спостереження за поведінкою