Tu pamosties, saldi pastiepies mīkstā gultā, piecelies un caur milzīgu logu redzi sauli, kas paceļas virs okeāna, pludmales baltas smiltis un palmas. Caur lodžijas durvīm pūš svaiga jūras brīze, un ir dzirdama sērfošanas skaņa. Jūs dzerat aromātisku svaigi maltu kafiju, atstājat divstāvu villas durvis, iekāpjat mašīnā ar audzējamu zirgu uz kapuces, pagriežat atslēgu un uz V8 motora cēlu rēkt … Jūs beidzot pamostaties no modinātāja zvana.
Atkal mānīgās smadzenes lika mums noticēt notiekošā realitātei. Bet kā viņš to dara? Kā izdodas likt cilvēkam gulēt gandrīz nekustīgu septiņas vai vairāk stundas, vienlaikus parādot visinteresantākos blokfūres ar aizraujošu sižetu? Iemesls tam ir vissarežģītākie bioķīmiskie procesi, kuros iesaistīta nevis viena vai divas smadzeņu struktūras, bet vesels tīkls. Kā notiek nomods un miega nomaiņa? Kā attīstās miegs un kad nāk sapņi? Kāpēc dažreiz, pamostoties no modinātāja, mēs jūtamies spējīgi pārvietoties kalnos un reizēm aizkaitināti gatavi iznīcināt visu apkārt esošo?
Caur laika plīvuru
Somnoloģija - zinātne, kas pēta miegu - parādījās salīdzinoši nesen, jo pirmo fundamentālo pētījumu vecums “Morfēza valstībā” nepārsniedz 120 gadus. Pirms tam miegam tika piešķirta mistiska nozīme kā robežstāvoklim starp dzīvību un nāvi. Aristotelis teica: "Miega, acīmredzot, pēc savas būtības pieder tādiem stāvokļiem kā, piemēram, robeža starp dzīvi un nevis dzīvi, un guļošais cilvēks neeksistē pilnībā un eksistē." Lielais antīkās mākslas ārsts Hipokrāts uzskatīja, ka miegs rodas asiņu un karstuma aizplūšanas rezultātā no galvas ķermeņa iekšējos reģionos. Šis skaidrojums dominēja Eiropas zinātnieku prātos un tika ticēts gandrīz divus tūkstošus gadu. Vienā ziņā Hipokrātam bija taisnība: iemesli, kādēļ cilvēks iegremdējas sapņu pasaulē, bija jāmeklē galvā.
Miega regulēšanas tīkls darbojas kā sprūda bez starpposma pozīcijām. Šis mehānisms ir iespējams aizmigšanas un pamošanās centru bloķēšanas dēļ. Tiklīdz kāda no pusēm iegūst priekšrocības, visa sistēma uzreiz nonāk pretējā stāvoklī. Lai viņa katru minūti nepārietu uz priekšu un atpakaļ, oreksīns stimulē visus nomodā esošos centrus, neapslāpējot miega centru. Šī nelielā nelīdzsvarotība apgrūtina pārslēgšanos tieši tik daudz, ka mēs salīdzinoši reti pārejam no miega uz nomodā un otrādi. Pārejai uz miegu ir nepieciešams, lai uzbudinājuma sistēma būtu novājināta, un miega centra aktivitāte palielinājās. Šis lēnais process ir pazīstams visiem, jo tas pakāpeniski palielina nogurumu.
Un tagad ir pienācis divdesmitais gadsimts. Vācijā pacients tiek uzņemts profesora Strumpela klīnikā, kurš traumas rezultātā daļēji ir zaudējis redzi un dzirdi - kurls vienā ausī un neredzīgs vienā acī. Ārsti pamanīja, ka, aizverot abus atlikušos "logus uz pasauli", pacients aizmiga. Slavenais fiziologs Pavlovs sāka interesēties par šiem novērojumiem un nolēma veikt līdzīgus eksperimentus ar saviem iecienītākajiem priekšmetiem - suņiem. Viņš atklāja, ka, ja izslēdzat pastāvīgu impulsu pieplūdumu no jutekļiem smadzeņu garozā, tad rodas miegs. Zinātnieks izpētīja arī monotonu stimulu iedarbību, atkārtoti atkārtojot gaismas pieskārienus pakaļējās ķepas augšstilba ādai. Viņi gandrīz vienmēr izdzina dzīvniekus, un tas pētniekam deva tiesības uzskatīt, ka miegs ir nosacīts kavējums, kas plaši izplatās visā smadzeņu garozā,kas ir paredzēts, lai aizsargātu suņa smadzenes no pārmērīga jebkāda kairinājuma atkārtošanās.
Reklāmas video:
Nākamais solis miega noslēpumu pārvarēšanā bija elektroencefalogrāfijas (EEG) metodes parādīšanās. 1905. gadā vācu fiziologs Hanss Bergers pirmo reizi reģistrēja elektriskā potenciāla sinusoidālas svārstības ar frekvenci 8-11 Hz cilvēkam, kurš atradās mierīgā stāvoklī ar aizvērtām acīm, visvairāk izteikts smadzeņu pakauša reģionos. Šīs svārstības sauc par alfa ritmu.
Miega sākumu un ilgumu regulē sarežģīti fizioloģiski procesi, starp kuriem ir divi galvenie - homeostatiskā vajadzība pēc miega (tā sauktais process S, bultiņas uz leju) un iekšējais pulkstenis (process C, bultiņas uz augšu attēlā). Dzeltenā līnija parāda šo divu procesu "summu".
Pagājušā gadsimta 30. gados situācija kļuva nedaudz skaidrāka: zinātnieki, nogriezuši kaķa smadzeņu stumbru vidējā smadzeņu līmenī, izraisīja dzīvnieka komu - stāvokli, kas līdzīgs miegam. Tajā pašā laikā kaķa EEG tika novērotas lēnas elektriskās svārstības, kuras vēlāk sauca par “miegainajām vārpstām” (zīmējums atgādināja vārpstu, kas apgriezta otrādi). Kad smadzenes tika sagrieztas pirmo dzemdes kakla segmentu līmenī, atdalot muguras smadzenes no smadzenēm, bija iespējams iegūt tā saucamo pamodināšanas smadzeņu sagatavošanu: kaķis sekoja priekšmetiem, kas pārvietojas priekšā ar savām acīm, un EEG parādīja svārstības ar frekvenci 14-30 Hz (beta ritms). Kļuva skaidrs, ka dzīvnieku smadzenēs ir dažādas struktūras - atbildīgas par aizmigšanu un atbildīgas par pamošanos.
Jautrības centrs
19. gadsimta beigās Vladimirs Bekhterevs un Santjago Ramons y Cajal aprakstīja kaķa smadzeņu stumbra struktūras, kas ir atbildīgas par nomoda stāvokli, un smadzeņu stumbra vidū redzēja atvērtu neironu kopu, kuru iespieda nervu šķiedras. Bet kāpēc šis veidojums ir vajadzīgs, itāļu neirozinātnieks Džuzepe Moruzzi un amerikāņu neirologs Horacijs Maguns nodibināja tikai divdesmitā gadsimta otrajā pusē. Viņi šo struktūru sauca par retikulāru veidošanos ("reticula" latīņu valodā nozīmē "tīkls"). Tieši smadzeņu stumbrā atrodas kodoli, kas paši par sevi koncentrē visus impulsus no maņu receptoriem, kas nonāk smadzenēs. Retikulārā veidojuma neironu garie procesi (aksoni) ir savienoti ar smadzeņu garozu un muguras smadzeņu neironiem. Nervu šķiedras no garozas un muguras smadzenēm nonāk arī pašā retikulārajā veidojumā,tāpēc veidojas sarežģīta atgriezeniskās saites sistēma. Signāli no retikulārā veidojuma (retikulārā izlāde) iedarbina nomoda mehānismus smadzeņu garozā, un garozā, savukārt, tiek kontrolēts retikulārā veidojuma stāvoklis.
Zārks ar miegu
1990. gadā tika izlaista filma Awakening, kuras pamatā ir slavenā psihiatra Olivera Saha grāmata ar tādu pašu nosaukumu. Viņš stāsta par dīvainu 80 vecu cilvēku grupu, kas vairāk nekā 40 gadus cieš no nezināmas slimības, kas atgādina autismu vai Parkinsona slimību. Saha pacienti bija pēdējie izdzīvojušie noslēpumainas epidēmijas upuri, kas pēkšņi Eiropā sākās 1916. – 1917. Gada ziemā, pēc tam izplatījās visā pasaulē un pēc Pirmā pasaules kara nogalināja 5 miljonus cilvēku. Pacienti nonāca pēkšņā apātijā un cieta no paaugstināta drudža, redzes traucējumiem un halucinācijām. Tad slimība pārvērtās hroniskā formā, un to pavadīja milzīgs skaits dažādu klīnisku izpausmju. Bet visām formām bija viena kopīga iezīme - miega traucējumi. Šis fakts šķita interesants Vīnes neirologam baronam Konstantīnam fon Economo. Viņš atklāja, ka daži pacienti nedēļas, mēnešus gulēja pārāk daudz, pamodās tikai dzert un ēst, bet citi pilnībā zaudēja miegu. Veicot autopsijas, zinātnieks atrada līdzīgu anatomisko ainu: noteiktā diencephalon rajonā pacientiem notika masīva nervu šūnu nāve.
Šo smadzeņu apgabalu sauc par hipotalāmu, jo tas atrodas zem talamusa - smadzeņu apgabala, kas pārdala signālus no maņām. Ja mēs varētu ievietot rādītājpirkstu tieši galvā deguna tilta līmenī, tad mēs būtu atpūtušies tieši tajā caurumā, kur tas atrodas - “turku seglu”. Hipotalāms ir viens no vissvarīgākajiem centriem, kas kontrolē autonomo nervu sistēmu, jo īpaši regulējot ķermeņa temperatūru, asinsspiedienu, apetīti, seksuālo vēlmi un slāpes. Ekonomika, protams, to visu nezināja. Tomēr viņam radās aizdomas, ka jābūt centram, kas kontrolē miegu. "Acīmredzot, - secināja pētnieks, - šīs šūnas kaut ko dara, pateicoties kurām mēs aizmigām."
Tagad, pateicoties Clifford Seiper no Bostonas Hārvardas universitātes pētījumiem, kļuva zināms, ka hipotalāmā patiešām ir īpaša zona, kas tiek aktivizēta aizmigšanas laikā - ventrolaterālais preoptiskais reģions (VLPO). Neironu aksoni no VLPO nonāk līdz zonām, kas atbalsta nomodu. Un otrādi, lai neļautu mums aizmigt, enerģiskuma centram ir jābūt savienojumam ar hipotalāmu, lai nervu šķiedras iet no apakšas uz augšu.
Seipers un viņa kolēģi secināja, ka hipotalāma priekšējās daļas šūnas ir miega centrs, kas izmanto savus aksonus, lai nomāktu nomodā esošos centrus smadzeņu stumbrā, kas ietver vidējo smadzenīti un ponus. Šis process galu galā noved pie aizmigšanas. "Varbūt tas ir atslēga visam mehānismam, kas caur hipotalāmu kontrolē miega stāvokli un nomoda stāvokli," rakstīja neirologs. Tā 2005. gadā parādījās mūsdienu miega jēdziens, kuru Sipers publicēja savā rakstā žurnālā Nature. Saskaņā ar šo koncepciju visa "miega sistēma" ir vairāku savstarpēji savienotu mezglu tīkls, kas noteiktā laika posmā pārslēdzas īpašā veidā un regulē miegu un nomodu.
Smadzeņu konfrontācija
Vispārējās miega nomoda sistēmas pirmā daļa ir kavējošā sistēma. Tas ir VLPO priekšējā hipotalāmā, no kura kavēšanas vilnis tiek novirzīts uz nomodā esošo sistēmu, un tas noved pie tā, ka smadzenes tiek nodotas "miega režīmā". No bioķīmijas viedokļa sistēmas galvenais "bremžu šķidrums" ir gamma-aminosviestskābe (GABA). Iedarbojoties uz īpašiem receptoriem, tas nomāc neironu darbību. GABA receptori ir kanāls šūnu membrānā, ko ieskauj lielas olbaltumvielu molekulas, kas var mainīt to telpisko struktūru (relatīvi runājot, "atlocīties" vai "salocīt"). Kad GABA saistās ar receptoriem, kanāla lūmenis palielinās, caur to iziet vairāk hlora jonu, kas noved pie šūnu membrānas elektriskās vadītspējas samazināšanās - padarot to mazāk jutīgu pret elektrisko iedarbību. Un tas noved pie impulsu aktivitātes nomākšanas - šūna "samazina ātrumu" no ātras "galop" uz mierīgu "soli".
Sistēmas otrā daļa ir ierosināšanas sistēma, kuras pamatā ir astoņi nervu mezgli, kas veido divus paralēlus saišķus. Caur tiem smadzeņu garozā tiek virzīti ierosināšanas viļņi. Viens saišķis sākas retikulārā veidojumā (tas ir smadzeņu stumbrs), otrs - tā sauktajā zilajā vietā (Locus coeruleus). Šūnas šeit ražo lielāko daļu smadzenēs ierosinošā neirotransmitera norepinefrīna. Apkārtne ir atbildīga par baiļu un panikas parādīšanos, kā arī par lielu mūsu satraukuma daļu.
Ir arī citi neirotransmiteri (dopamīns, serotonīns un citi), taču tie ir saistīti ar dažādiem procesiem smadzenēs. Tomēr ir vēl viens īpašs miega neirotransmiters. Sānu (sānu) hipotalāmā ir vairāki desmiti tūkstošu nervu šūnu, kas ražo īpašu neirotransmiteru oreksīnu (hipokretinu). Bioķīmiķi šo vielu izolēja tikai 1998. gadā. Ja ir par maz oreksīna vai ja smadzenēs trūkst atbilstošo receptoru molekulu, rodas reta slimība - narkolepsija, kurai raksturīgi pēkšņi miegainības un aizmigšanas gadījumi.
Diena, nakts - diena prom
Tomēr šī ir tikai daļa no miega mehānisma. Tāpat kā visa dzīvā daba, cilvēki dzīvo saskaņā ar saviem iekšējiem ritmiem, kas ir saistīti ar dienas un nakts cikliem. Ir laiks, kad cilvēkam ir tieksme gulēt, un ir laiks aktīvam darbam. Ķermenim ir “bioloģiskais pulkstenis” - melatonerģiskā sistēma. Galvenie spēlētāji tajā ir hipotalāmu suprachiasmal kodoli un čiekurveidīgais dziedzeris (čiekurveidīgais dziedzeris), kas atrodas smadzeņu starpposma reģionā.
Kad gaisma nonāk tīklenē, informācija par to nonāk hipotalāmu suprachiasmatiskajos kodolos (mazās stundās), un pēc tam, tālu nobraucot, tas nonāk čiekurveidīgajā dziedzerī jeb tā sauktajā trešajā acī, kas kalpo daudziem dzīvniekiem, piemēram, rāpuļiem un putniem. gaismas līmeņa detektors. Cilvēkiem evolūcijas procesā ir ievērojami palielinājušās lielās smadzeņu puslodes, aizverot čiekurveidīgo dziedzeri, un viņš ir zaudējis kontaktu ar gaismu. Dabai bija "jāizgudro" viss šis sarežģītais un esošais mūsdienās veids, kā regulēt "miegaina" hormona sintēzi.
Čiekurveidīgais dziedzeris ražo melatonīnu, nakts un tumsas hormonu. Kad gaismas līmenis vakarā pazeminās, izdalās melatonīns, kas signalizē šūnām “dienas beigām”. Tās galvenā funkcija ir inhibējošā iedarbība uz suprachiasmatiskajiem kodoliem, caur kuriem tiek aktivizētas nomoda sistēmas.
Šo procesu var salīdzināt ar termostata darbību, kas ledusskapī uztur noteiktu temperatūru. Jo ilgāk dzīvojam aktīvu dzīvi, jo mierīgāk miega centrā jūtama vēlme pārslēgt slēdzi gulēt. Jo ilgāk mēs guļam, jo mazāk ir nepieciešams pēc miega, lai kādā brīdī modrības sistēma pārņemtu un mēs pamostosies un justos kā gulējuši. Šo regulēšanas modeli sauc par divfaktoru, un 1982. gadā to izstrādāja Cīrihes universitātes Psihofarmakoloģijas un Somnoloģijas katedras vadītājs Aleksandrs Borbeli. Pēc viņas teiktā, mūsu vajadzība pēc miega noteiktā laika posmā ir hronoloģisko un homeostatisko (saglabājot iekšējo līdzsvaru) faktoru mijiedarbība. Zinātnieks šos komponentus sauca par procesu S un C procesu. S process ir miega nepieciešamības homeostatiskais komponents, un process C ir iekšējā pulksteņa ietekme, kura galvenais uzdevums ir atstāt nakti ilgam miegam.
"Turpretim S process ir kā smilšu pulkstenis," saka Borbeli. - nomodā smiltis no augšas ielej apakšējā traukā; aizmigšanas laikā pulkstenis tiek apgāzts. Tāpēc, lai justos labi atpūsties, ir svarīgi ne tikai tas, cik daudz laika mēs gulējām pēc kārtas, bet arī tas, cik daudz laika mēs pavadījām dienas laikā, lai veidotu S sastāvdaļu. Un tam ir labs praktisks pielietojums, kas daudziem zināms: ja jūs zināt, ka nākamajā naktī jūs nevarēsit pietiekami gulēt, varat mēģināt gulēt agri, iepriekšējās dienas vidū. Un tad jūs jutīsities daudz labāk.
Un tas ir tikai sīks skatiens uz sistēmu, kas atbild par miegu. Kā saka Jirgens Zulli, somnologs no Rēgensburgas: "Miega režīms nav atpūta, tā ir atšķirīga nomoda."
Anna Horuzhaya