Pabundate, saldžiai ištempdami minkštą lovą, atsikeliate ir pro didžiulį langą matote saulę, kylančią virš vandenyno, baltą paplūdimio smėlį ir palmes. Pro praviras lodžijos duris pučia gaivus jūros vėjelis ir girdimas banglenčių garsas. Išgeriate aromatingos šviežiai maltos kavos, išeinate iš dviejų aukštų vilos durų, įlipate į mašiną su auginamu arkliu ant gaubto, pasukite raktą ir į kilnų V8 variklio riaumojimą … Pagaliau atsibundate iš žadintuvo signalo.
Vėlgi klastingos smegenys privertė mus patikėti realybe to, kas vyko. Bet kaip jis tai daro? Kaip pavyksta priversti žmogų gulėti beveik nejudantį septynias ar daugiau valandų, tuo pačiu parodant įdomiausias siužetines plokšteles? To priežastis yra patys sudėtingiausi biocheminiai procesai, kuriuose dalyvauja ne viena ar dvi smegenų struktūros, o visas tinklas. Kaip vyksta miego sąveika ir „perjungimas“į miegą? Kaip vystosi miegas ir kada ateina sapnai? Kodėl kartais, pabudę nuo žadintuvo, jaučiamės galintys judėti kalnais, o kartais irzliai pasiruošę sunaikinti viską aplinkui?
- „Salik.biz“
Per laiko šydą
Somnologija - mokslas, tiriantis miegą - pasirodė palyginti neseniai, nes pirmųjų fundamentinių tyrimų „Morpheus karalystėje“amžius neviršija 120 metų. Prieš tai miegui buvo suteikta mistinė prasmė kaip ribinė būsena tarp gyvenimo ir mirties. Aristotelis teigė: „Miegas, matyt, iš prigimties priklauso tokioms būsenoms, kaip, pavyzdžiui, gyvenimo ir ne gyvenimo riba, o miegantysis visiškai neegzistuoja ir egzistuoja“. Didysis antikos gydytojas Hipokratas manė, kad miegas atsiranda dėl kraujo ir šilumos nutekėjimo iš galvos į vidines kūno vietas. Šis paaiškinimas dominavo Europos mokslininkų galvoje ir buvo pasitikimas beveik du tūkstančius metų. Viena vertus, Hipokratas buvo teisus: žmogaus panardinimo į svajonių pasaulį priežasčių reikėjo ieškoti galvoje.
Miego reguliavimo tinklas veikia kaip trigeris, kuriame nėra tarpinių padėčių. Šis mechanizmas įmanomas dėl užmigimo ir pabudimo centrų susipynimo. Kai tik viena iš šalių įgyja pranašumą, visa sistema akimirksniu pereina į priešingą būseną. Oreksinas, kuris nekeičia minutės pirmyn ir atgal, stimuliuoja visus budrumo centrus, neslopindamas miego centro. Dėl nedidelio disbalanso sunku pereiti tik tiek, kad mes gana retai pereiname iš miego į budrumą ir atvirkščiai. Pereinant į miegą būtina, kad susilpnėtų sužadinimo sistema, padidėtų miego centro aktyvumas. Šis lėtas procesas yra visiems žinomas, nes pamažu didėja nuovargis.
O dabar atėjo XX amžius. Vokietijoje pacientas, kuris dėl traumos iš dalies prarado regėjimą ir klausą, yra paguldytas į profesoriaus Strumpelio kliniką - kurčias vienoje ausyje ir aklas vienoje akyje. Gydytojai pastebėjo, kad uždarius abu likusius „pasaulio langus“, pacientas užmigo. Garsus fiziologas Pavlovas susidomėjo šiais pastebėjimais ir nusprendė atlikti panašius eksperimentus su savo mėgstamais objektais - šunimis. Jis nustatė, kad jei atmesite nuolatinį jutimų impulsų srautą į smegenų žievę, tada atsiranda miegas. Mokslininkas taip pat ištyrė monotoniškų dirgiklių poveikį, pakartodamas lengvus prisilietimus prie užpakalinės letenos šlaunies odos. Jie beveik visada eutanazavo gyvūnus ir tai tyrėjui suteikė teisę manyti, kad miegas yra sąlyginis slopinimas, plačiai paplitęs visoje smegenų žievėje,kuris yra skirtas apsaugoti šuns smegenis nuo per daug pasikartojančių bet kokio sudirginimo.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kitas žingsnis siekiant įveikti miego paslaptis buvo elektroencefalografijos (EEG) metodo atsiradimas. 1905 m. Vokiečių fiziologas Hansas Bergeris pirmą kartą užregistravo 8–11 Hz dažnio sinusinius elektrinio potencialo virpesius ramioje būsenoje su užmerktomis akimis, labiausiai pasireiškiančiais pakaušio smegenų srityse. Šie svyravimai vadinami alfa ritmu.
Miego pradžią ir trukmę reguliuoja sudėtingi fiziologiniai procesai, tarp kurių yra du pagrindiniai - homeostatinis miego poreikis (vadinamasis procesas S, rodyklės žemyn) ir vidinis laikrodis (procesas C, rodyklės aukštyn paveikslėlyje). Geltona linija parodo šių dviejų procesų „sumą“.
Dešimtajame dešimtmetyje padėtis tapo šiek tiek aiškesnė: mokslininkai, supjaustę katės smegenų kamieną smegenų viduryje, sukėlė gyvūnui komą - būseną, panašią į miegą. Tuo pačiu metu katės EEG buvo stebimi lėti elektriniai virpesiai, kurie vėliau buvo vadinami „miegančiais verpstėis“(piešinys priminė veržlę, apverstą aukštyn kojomis). Kai smegenys buvo supjaustytos pirmųjų gimdos kaklelio segmentų lygyje, atskiriant nugaros smegenis nuo smegenų, buvo galima gauti vadinamąjį budinčių smegenų paruošimą: katė savo akimis sekė priešais jį judančius objektus, o EEG rodė virpesius 14–30 Hz dažniu (beta ritmas). Tapo aišku, kad gyvūnų smegenyse yra skirtingos struktūros - atsakingos už užmigimą ir atsakingos už pabudimą.
Linksmumo centras
XIX amžiaus pabaigoje Vladimiras Bekhterevas ir Santiago Ramonas y Cajalas aprašė katės smegenų kamieno struktūras, atsakingas už budrumo būseną. Jie pamatė smegenų kamieno viduryje atvirą neuronų sankaupą, prasiskverbtą per nervų skaidulas. Bet kodėl šis formavimas reikalingas, italų neurobiologas Giuseppe Moruzzi ir amerikiečių neurologas Horacijus Magunas įsteigė tik XX amžiaus antroje pusėje. Jie šią struktūrą pavadino retikuliniu formavimu (lot. „Reticula“reiškia „tinklas“). Būtent smegenų kamiene išsidėsto branduoliai, kurie sukoncentruoja visus impulsus iš jutimo receptorių, einančius į smegenis. Ilgi tinklainės formavimosi neuronų procesai (aksonai) yra sujungti su smegenų žieve ir nugaros smegenų neuronais. Smegenų žievės ir nugaros smegenų nervų pluoštai taip pat eina į patį tinklainės formavimąsi,taigi susidaro sudėtinga grįžtamojo ryšio sistema. Signalai iš retikulinio formavimosi (retikulinės išskyros) suaktyvina budėjimo mechanizmus smegenų žievėje, o žievė savo ruožtu kontroliuoja tinklainės formavimosi būklę.
Karstas su miegu
1990 m. Buvo išleistas filmas „Pažadinimas“pagal garsaus psichiatro Oliverio Sachso to paties pavadinimo knygą. Jis pasakoja apie keistą 80 pagyvenusių pacientų grupę, kuri daugiau nei 40 metų kenčia nuo nežinomos ligos, primenančios autizmą ar Parkinsono ligą. Sachso pacientai buvo paskutiniai išgyvenę paslaptingos epidemijos, staiga prasidėjusios Europoje 1916–1917 m. Žiemą, vėliau išplitę visame pasaulyje ir per Pirmąjį pasaulinį karą nužudę 5 mln. Žmonių, aukos. Ligoniai pateko į staigią apatiją ir kentėjo nuo karščiavimo, regos sutrikimų ir haliucinacijų. Tada liga tapo lėtinė forma ir ją lydėjo daugybė įvairių klinikinių apraiškų. Tačiau visos formos turėjo vieną bendrą bruožą - miego sutrikimą. Šis faktas atrodė įdomus Vienos neurologui baronui Konstantinui von Economo. Jis nustatė, kad kai kurie pacientai miegojo per daug savaičių, mėnesių, pabudę tik norėdami gerti ir valgyti, o kiti visiškai prarado miegą. Skrodimo metu mokslininkas rado panašų anatominį vaizdą: tam tikroje pacientų diencephalono vietoje masiškai žuvo nervų ląstelės.
Ši smegenų sritis vadinama pogumburiu, nes yra po thalamus - smegenų sritimi, kuri perskirsto signalus iš juslių. Jei galėtume įkišti rodomąjį pirštą tiesiai į galvą nosies tiltelio lygyje, tada mes būtume ilsėjęsi tiksliai toje skylėje, kur jis yra - „Turkijos balnas“. Pagumburis yra vienas iš svarbiausių centrų, kontroliuojančių autonominę nervų sistemą, visų pirma reguliuojančių kūno temperatūrą, kraujospūdį, apetitą, lytinį potraukį ir troškulį. Ekonomika, žinoma, viso to nežinojo. Tačiau jis įtarė, kad turi būti centras, kuris kontroliuoja miegą. „Matyt, - padarė išvadą tyrėjas, - šios ląstelės kažką daro, dėka mes užmiegame“.
Dabar, Cliffordo Seiperio iš Bostono Harvardo universiteto tyrimų dėka, tapo žinoma, kad pagumburyje tikrai yra ypatinga sritis, kuri suaktyvėja užmiegant - ventrolateralinis preoptinis regionas (VLPO). Neuronų aksonai iš VLPO patenka į tas sritis, kurios palaiko budrumą. Ir atvirkščiai, norint užkirsti kelią mums užmigti, energingumo centre turi būti ryšys su pagumburiu, kad nervų pluoštai eitų iš apačios į viršų.
Seiperis ir jo kolegos padarė išvadą, kad priekinėje pogumburio dalyje esančios ląstelės yra miego centras, kuris naudoja savo aksonus, kad slopintų budėjimo centrus galvos smegenyse, į kurį įeina vidurinė smegenų dalis ir ponsai. Šis procesas galiausiai užmiega. „Galbūt tai yra raktas į visą mechanizmą, kuris per pagumburį kontroliuoja miego ir pabudimo būseną“, - rašė neurologas. Taigi 2005 m. Pasirodė moderni miego samprata, kurią Siper paskelbė savo straipsnyje žurnale „Nature“. Pagal šią koncepciją visa „miego sistema“yra kelių sujungtų mazgų tinklas, kurie tam tikru laiko momentu specialiai persijungia ir reguliuoja miegą bei pabudimą.
Smegenų konfrontacija
Pirmoji bendros miego ir miego sistemos dalis yra slopinamoji sistema. Tai yra VLPO priekiniame pagumburyje, iš kurio slopinimo banga siunčiama į pabudimo sistemą, ir tai veda prie smegenų perkėlimo į „miego režimą“. Biochemijos požiūriu pagrindinis sistemos „stabdžių skystis“yra gama-aminosviesto rūgštis (GABA). Veikdamas specialius receptorius, jis slopina neuronų aktyvumą. GABA receptoriai yra kanalas ląstelės membranoje, apsuptas didelių baltymų molekulių, galinčių pakeisti jų erdvinę struktūrą (santykinai tariant, „atsiskleisti“arba „sulankstyti“). Kai GABA jungiasi su receptoriais, didėja kanalo liumenai, pro jį praeina daugiau chloro jonų, dėl ko sumažėja ląstelės membranos elektrinis laidumas - todėl jis tampa mažiau jautrus elektriniam poveikiui. Ir tai lemia impulsų aktyvumo slopinimą - ląstelė „sumažina greitį“nuo greito „galopo“iki ramaus „žingsnio“.
Antroji sistemos dalis yra sužadinimo sistema, kuri remiasi aštuoniais nervų mazgais, kurie sudaro du lygiagrečius ryšulius. Per jas sužadinimo bangos vedamos į smegenų žievę. Vienas ryšulys prasideda retikuliniame formavime (tai yra smegenų kamienas), kitas - vadinamojoje mėlynojoje vietoje (Locus coeruleus). Čia esančios ląstelės gamina didžiąją dalį sužadinamojo neuromediatoriaus norepinefrino smegenyse. Ši sritis yra atsakinga už baimės ir panikos atsiradimą bei didelę mūsų susijaudinimo dalį.
Yra ir kitų neurotransmiterių (dopamino, serotonino ir kitų), tačiau jie yra susiję su skirtingais procesais smegenyse. Tačiau yra ir kitas specifinis miego neuromediatorius. Šoniniame (šoniniame) pagumburyje yra kelios dešimtys tūkstančių nervų ląstelių, gaminančių specialų neurotransmiterį oreksiną (hipokretiną). Biochemikai šią medžiagą išskyrė tik 1998 m. Jei per mažai oreksino arba jei smegenyse trūksta atitinkamų receptorių molekulių, ištinka reta liga - narkolepsija, kuriai būdingas staigus mieguistumas ir užmigimas.
Diena, naktis - diena toli
Tačiau tai tik dalis miego mechanizmo. Kaip ir visa gyvoji gamta, žmonės gyvena pagal savo vidinius ritmus, kurie yra susieti su dienos ir nakties ciklais. Yra laikas, kai žmogus yra linkęs miegoti, yra laikas ir aktyviam darbui. Kūnas turi „biologinį laikrodį“- melatonerginę sistemą. Pagrindiniai jo veikėjai yra pogumburio suprachiasmaliniai branduoliai ir kankorėžinė liauka (kankorėžinė liauka), esantys tarpiniame smegenų regione.
Kai šviesa patenka į tinklainę, informacija apie tai patenka į pogumburio suprachiasmatinius branduolius (mažomis valandomis), o, nukeliavus ilgą kelią, patenka į kankorėžinę liauką, arba vadinamąją trečiąją akį, kuri tarnauja daugeliui gyvūnų, pavyzdžiui, ropliams ir paukščiams. šviesos lygio detektorius. Žmonėms evoliucijos metu žymiai padidėjo didieji smegenų pusrutuliai, uždarantys kankorėžinę liauką, ir jis prarado ryšį su šviesa. Gamta turėjo „sugalvoti“visą šį sudėtingą ir esamą šiais laikais būdą, kaip reguliuoti „mieguisto“hormono sintezę.
Kankorėžinė liauka gamina melatoniną, nakties ir tamsos hormoną. Kai šviesos lygis vakare krinta, išsiskiria melatoninas, kuris nurodo ląstelėms „baigti dieną“. Pagrindinė jo funkcija yra slopinamasis poveikis suprachiasmatiniams branduoliams, per kuriuos suaktyvinamos budėjimo sistemos.
Šį procesą galima palyginti su termostato, palaikančio tam tikrą temperatūrą šaldytuve, veikimu. Kuo ilgiau gyvename aktyvų gyvenimą, tuo stipresnis miego centras jaučia potraukį apversti jungiklį miegui. Kuo ilgiau miegame, tuo mažiau reikia miego, kad tam tikru momentu budėjimo sistema perimtų ir mes pabustume ir jaustumėmės miegoję. Šis reguliavimo modelis yra vadinamas dviejų faktorių, jį 1982 m. Sukūrė Ciuricho universiteto Psichofarmakologijos ir Somnologijos katedros vedėjas Aleksandras Borbeli. Anot jos, mūsų poreikis miegoti tam tikru laiko momentu yra chronobiologinių ir homeostatinių (palaikančių vidinę pusiausvyrą) veiksnių sąveika. Šiuos komponentus mokslininkas pavadino procesu S ir C procesu. S procesas yra homeostatinis miego poreikio komponentas, o C procesas yra vidinio laikrodžio, kurio pagrindinė užduotis yra palikti naktį ilgą miegą, įtaka.
„S procesas, priešingai, yra kaip smėlio laikrodis“, - sako Borbeli. - budėjimo metu smėlis pilamas iš viršaus į apatinį indą, užmiegant laikrodis apverčiamas. Todėl norint gerai jaustis svarbu ne tik tai, kiek laiko miegojome iš eilės, bet ir tai, kiek laiko praleidome dienos metu, kad suformuotume S komponentą. Ir tai yra geras praktinis pritaikymas, žinomas daugeliui: jei žinote, kad kitame negalėsite pakankamai užmigti naktį, galite pamėginti miegoti anksti, praėjusios dienos viduryje. Ir tada jūs jausitės daug geriau.
Ir tai tik menkas žvilgsnis į sistemą, atsakingą už miegą. Kaip sako somnologas iš Regensburgo Jürgenas Zulli: „Miegas nėra poilsis, tai kitoks pabudimas“.
Anna Horuzhaya