Una guida al sonno e ai ritmi circadiani. Meccanismi del sonno e della veglia del corpo. Il sonno come un'attività speciale del cervello. Teorie del sonno. Idee moderne sulla natura del sonno. Il significato del sonno. Violazione del ciclo sonno-veglia La regolazione dei ritmi del sonno e della veglia viene effettuata da

Il sonno è un fenomeno vitale per l'uomo. Per molto tempo si è creduto che il riposo fosse necessario per ripristinare l'energia del cervello dopo il risveglio. Ma con l’avvento dell’opportunità di studiare l’attività cerebrale utilizzando dispositivi di precisione, si è scoperto che l’attività cerebrale è ancora più elevata durante il sonno che durante la veglia. Quali sono le basi fisiologiche del sonno?

La fisiologia del sonno è stata spiegata da diverse teorie, le prime delle quali sono considerate irrimediabilmente superate.

1. L'umorale ritiene che durante la veglia prolungata nel sangue compaiano sostanze che inducono il sonno. La teoria è nata in seguito all'osservazione di un cane a cui è stato trasfuso il sangue di un cane che non dormiva da molto tempo. Il cane ricevente si addormentò immediatamente.
2. Corticale e sottocorticale si basa sull'osservazione di pazienti con tumori o lesioni infettive della sottocorteccia del cervello. Tali pazienti sperimentano disturbi del sonno di vario tipo e durata, il che indica, secondo i ricercatori, la presenza di centri del sonno sottocorticali.
3. Chimico: durante la veglia, le ipnotossine vengono attivate, provocando il sonno. In una forma più moderna, la teoria è chiamata biochimica.
4. Le teorie del Centro del sonno del fisiologo Hess, il quale scoprì che durante la stimolazione elettrica dei nuclei ipotalamici nella regione del 3° ventricolo l'animale da esperimento si addormenta.
5. Teoria di I.P. Pavlov: l'inibizione diffusa della corteccia cerebrale, secondo lo scienziato, deriva dalla sua irradiazione dalle aree locali in cui si è verificata inizialmente.
6. Teoria P.K. Anokhin: con l'affaticamento si sviluppa l'inibizione delle aree locali della corteccia che, a sua volta, cessa di eccitare i centri del sonno della formazione reticolare, causando l'inibizione nei neuroni. L'inibizione diffusa inizia a svilupparsi nella formazione reticolare.
7. La regolazione del sonno e della veglia viene effettuata dai centri del sonno che formano strutture sonnogeniche - gruppi di neuroni, dopo l'eccitazione dei quali si sviluppa il sonno. In altre parole, non esiste un unico centro del sonno e il suo funzionamento è il risultato del lavoro coordinato di molte formazioni strutturali del cervello situate a diversi livelli del cervello, ma interconnesse da relazioni complesse.

Esistono 3 tipi di tali strutture ipnogeniche:

• Centri lenti del sonno: parti anteriori dell'ipotalamo, nuclei aspecifici del talamo, nuclei del rafe contenenti serotonina e centro inibitorio di Moruzzi.
• Centri del sonno REM: comprendono il locus coeruleus, i nuclei vestibolari del midollo allungato, la formazione reticolare e il collicolo superiore del mesencefalo.
• Centri responsabili della regolazione del ritmo del sonno: locus coeruleus e alcune aree della corteccia.

Anche i meccanismi biochimici del sonno che attivano quelli neurofisiologici sono piuttosto complessi. Coinvolgono i sistemi adrenergici, serotoninici, colinergici, delta peptide, beta-endorfina, arginina-vasotonina, ecc. La prolattina è strettamente associata al sonno notturno, la sua secrezione aumenta notevolmente. La secrezione di tireotropina, cortisolo e adrenocorticotropina diminuisce durante il sonno. Si ritiene che il liquido dei freni nel sistema sia acido gamma-aminobutirrico (GABA), che inibisce l'attività neuronale.

Perché una persona dorme

Il concetto moderno di sonno è stato pubblicato nel 2005 sulla base della ricerca di Kl. Saper di Harvard. Secondo questo concetto, esattamente lo stesso complesso processo attivo che coinvolge molte strutture cerebrali è la veglia. Molte strutture sono coinvolte contemporaneamente in entrambi i processi. I centri di veglia si trovano anche nel locus coeruleus, nei nuclei dorsali del rafe e nell'area preottica ventrolaterale dell'ipotalamo.

Il meccanismo per l'attivazione del sonno è spiegato dal lavoro coordinato di questi centri, regolato dal principio di un interruttore flip-flop. Non appena una delle parti ottiene un vantaggio, il sistema, come uno swing, passa immediatamente allo stato opposto. Cioè, i centri del sonno e della veglia si bloccano alternativamente a vicenda e l'orexina stabilizza lo stato in modo che il passaggio non avvenga troppo rapidamente. L'interruzione del sistema dell'orexina porta allo sviluppo della narcolessia, una condizione in cui una persona entra ed esce dal sonno profondo diverse dozzine di volte al giorno.

Per addormentarsi, l'attività del centro del sonno deve aumentare. E questo è solo uno sguardo superficiale ai meccanismi del sonno esistenti, che vengono studiati attivamente. Come dice il sonnologo Jur di Ratisbona. Zulli, «il sonno non è pace, ma un’altra veglia».

Fattori del sonno

Oggi esistono 4 gruppi di fattori che determinano il sonno quotidiano:

1. Endogeno – associato all’affaticamento del corpo e all’aumento della secrezione di ormoni anabolici.
2. Ritmi circadiani.
3. Incondizionato: pace, oscurità, posizione del corpo, ecc.
4. Riflesso condizionato: abituarsi a un momento specifico in cui addormentarsi, alla sua durata, ecc.

Sistema glinfatico del cervello

Ogni giorno il cervello umano elabora gigabyte di informazioni che gli arrivano dai sensi, interpreta i dati ricevuti e regola i processi di memorizzazione. Inoltre, è il cervello che controlla tutti i processi che si verificano nel corpo: emozioni, coordinazione dei movimenti e tutto il resto.

Mentre funzionano, le cellule cerebrali lavorano attivamente, si gonfiano e rilasciano sottoprodotti di scarto: le neurotossine. Cosa c'entra tutto questo con il sonno? Il fatto è che fino a poco tempo fa si credeva che il cervello fosse completamente autonomo, chiuso da tutti i sistemi del corpo dalla barriera ematoencefalica. Pertanto, la questione della pulizia del cervello dai prodotti della propria attività vitale era precedentemente considerata solo in teoria.

Il corpo umano è penetrato dal sistema linfatico, che ne rimuove i rifiuti tossici. Tuttavia, come si pensava in precedenza, questo sistema non comunicava con il cervello. Nel 2012, i medici dell'Università di Rochester J. Iliffe e M. Nedergaard sono riusciti a sollevare il velo di segretezza su come funziona il sistema di pulizia del cervello: è stato scoperto il sistema glinfatico.

Il fatto è che tutti i prodotti metabolici vengono escreti dal corpo attraverso il fegato. Ma il fegato è molto distante dal cervello. Il principio di funzionamento del sistema glinfatico è simile al sistema linfatico. I vasi sanguigni del cervello sono intrecciati con cellule gliali, tra le quali si forma uno spazio libero. Il fluido tissutale fuoriesce in questo spazio, contenente le tossine rimosse dal cervello attraverso i mitocondri. Il fluido tissutale scambia con il liquido cerebrospinale, che, a sua volta, elimina le tossine dal cervello con un flusso potente.

Nel 2015 sono stati scoperti anche vasi linfatici meningei nel cervello che, insieme ai vasi sanguigni, sboccano nei linfonodi cervicali. Pertanto, si è concluso che il cervello non è ancora un sistema autonomo del corpo e che i suoi prodotti di scarto vengono escreti attraverso il sistema glinfatico e linfatico umano, che fornisce prodotti di scarto tossici al fegato.

Cosa significa per il corpo l’interruzione del sistema glinfatico?

I disturbi del sistema glinfatico sono la causa del comune morbo di Alzheimer, causato dall'accumulo di tossine nel cervello. Secondo dati di laboratorio, i malati di Alzheimer hanno una grande quantità di proteina beta-amiloide nel cervello che, se accumulata, provoca danni alle cellule nervose. È questa proteina che viene rimossa dal sistema glinfatico.

Il nome del sistema era formato da due componenti. Il sistema glinfatico agisce come il sistema linfatico, ma è controllato da cellule note come cellule gliali. Molti ricercatori ritengono che ulteriori ricerche sui meccanismi fisiologici del sonno consentiranno di trovare metodi nuovi e più efficaci per combattere il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson, l'ictus e altre malattie legate al cervello.

Il sonno come base per la normale funzionalità del sistema glinfatico

Il corpo umano esiste in condizioni di approvvigionamento energetico piuttosto limitato. Il cervello non è in grado di disintossicarsi ed elaborare contemporaneamente le informazioni in arrivo. Pertanto, l’80% del sistema glinfatico funziona mentre una persona dorme. In questo momento, il volume delle cellule cerebrali che precedentemente si gonfiavano durante il lavoro diminuisce di volume, a seguito della quale viene liberato lo spazio intercellulare, attraverso il quale viene effettuato liberamente il deflusso delle tossine disciolte nel fluido intercellulare nel sistema linfatico. L'ormone noradrenalina è responsabile del cambiamento delle dimensioni degli spazi intercellulari nel cervello.

Il processo può includere anche il concetto di flushing. Cioè, le tossine che si sono accumulate tra le cellule durante la loro vita vengono lavate via dal flusso del fluido tissutale, che inizia a fluire senza ostacoli durante il sonno. Pertanto, il sistema glinfatico è il sistema fognario del cervello e il sonno fornisce le condizioni per il suo funzionamento.

Cioè, quelle funzioni del sonno che prima erano considerate le uniche - regolare le funzioni del corpo, strutturare le informazioni ricevute, formare la memoria - sono state integrate con un altro componente importante: pulire il cervello dalle tossine. Ciò spiega l’effetto ristoratore del sonno e l’impatto negativo della mancanza di sonno sul corpo.

Nel 2015 è stato ampliato lo studio dei dottori J. Iliffe e M. Nedergaard. Gli scienziati hanno scoperto che anche la posizione in cui si dorme è importante per i processi di pulizia del cervello. La posizione per dormire più efficace era sul lato e la meno efficace sullo stomaco.

Questa ricerca ha aperto nuovi orizzonti nello spiegare perché gli esseri umani hanno bisogno di dormire. Questo mistero ha sconcertato le menti degli scienziati per migliaia di anni. Gli studi del secolo scorso hanno portato i ricercatori all'idea curiosa che il sonno aiuta il cervello a consolidare e immagazzinare le informazioni nella memoria. Ma questo non può controbilanciare gli enormi svantaggi inerenti al sonno. Da un punto di vista evolutivo, la funzione del sonno è irta di enormi rischi, perché è in questo momento che le creature sono più vulnerabili ai predatori circostanti.

Fisiologia dei sogni

I sogni sono considerati una conseguenza dell'attività dei neuroni cerebrali dovuta alla mancanza di inibizione. Si ritiene che i sogni svolgano in una certa misura una funzione protettiva, distraendo la coscienza insufficientemente addormentata dagli stimoli che possono svegliarsi.

I sogni possono essere causati da stimoli esterni, interni o da qualche tipo di dominante motivazionale. Una persona affamata sognerà il cibo; sullo sfondo delle esperienze sessuali possono sorgere sogni con un contesto sessuale. Per diversi decenni il concetto psicoanalitico prevalente è stato che il corpo scarica nei sogni le pulsioni biologiche represse. Tuttavia, oggi è considerato inaffidabile.

Elenco della letteratura utilizzata:

• Kovrov G.V. (a cura di) Una breve guida alla sonnolenza clinica M: “MEDpress-inform”, 2018.
• Poluektov M.G. (a cura di) Sonnologia e medicina del sonno. Leadership nazionale in memoria di A.N. Vena e Ya.I. Levina M.: “Medforum”, 2016.
• SONO. Petrov, A.R. Giniatullin Neurobiologia del sonno: una visione moderna (libro di testo) Kazan, State Medical University, 2012.

Ormai sono emerse idee sull’esistenza di due sistemi nel cervello che regolano il sonno e la veglia.

Uno di questi, il sistema di attivazione reticolare ascendente, si trova nelle parti superiori della formazione reticolare del tronco cerebrale e nelle parti posteriori dell'ipotalamo. Quando questo sistema è irritato, sull'elettroencefalogramma compaiono desincronizzazione, appiattimento e accelerazione dei ritmi, che sono accompagnati dal risveglio negli animali addormentati e da una maggiore vigilanza negli animali svegli. Tutti gli stimoli periferici influenzano questo sistema attraverso collaterali che si estendono ad esso dalle vie sensoriali che vanno alla corteccia cerebrale. Anche la stimolazione elettrica diretta dei campi corticali e di alcune altre strutture profonde del cervello può causare il risveglio.

Ma ora è già ovvio che l'irritazione di tutte le parti del cervello, così come l'attività dei sistemi cerebrali che percepiscono le influenze esterne ed interne, hanno un effetto di risveglio attraverso il sistema di attivazione ascendente. Esperimenti con la sezione del cervello e il danneggiamento delle parti superiori della formazione reticolare confermano questa posizione: gli animali precipitano in uno stato di sonnolenza dal quale non possono essere risvegliati.

Recentemente, è stato riportato che, se ben curati, gli animali postoperatori mostrano segni di veglia entro poche settimane, aumentando nel tempo. Cosa significa? È difficile dire se nel sistema di attivazione esista un altro anello che si fa carico dell'attuazione di questa funzione o se negli esperimenti descritti non viene distrutto l'intero sistema ascendente. Sembra possibile che nelle strutture limbiche (amigdala, ippocampo, talamo) esistano apparati attivatori, funzionalmente strettamente correlati agli apparati della formazione reticolare e dell'ipotalamo.

Il secondo sistema è costruito in modo più complesso: il sistema ipnogenico, la cui attività determina la durata e la profondità del sonno.

Ad oggi è stato chiarito il ruolo di numerose strutture cerebrali nell'organizzazione del sonno. Cominciamo con le sezioni inferiori del bagagliaio. Moruzzi descrisse un apparato sincronizzatore, alla stimolazione del quale sorgono manifestazioni elettrofisiologiche e comportamentali del sonno. Il ruolo di questa formazione è ormai ben accertato: quando viene separata (mediante transezione), la durata del sonno in un gatto si riduce di oltre tre volte. L'animale è sveglio gran parte della giornata.

È stato sviluppato un interessante metodo di analisi: una sostanza narcotica viene iniettata nell'arteria, disattivando temporaneamente le funzioni di alcune strutture. L'iniezione del farmaco nel vaso che fornisce sangue alla parte inferiore del tronco porta agli stessi risultati del taglio: allungamento del tempo di veglia.

Questo apparato è strettamente connesso al seno carotideo, una formazione situata alla biforcazione delle arterie carotidi esterna ed interna, che segnala al cervello il livello della pressione sanguigna e alcuni indicatori chimici. L'irritazione del seno carotideo porta ad un aumento dell'attività dell'apparato sincronizzante del tronco cerebrale posteriore e la rimozione dell'irritazione porta all'effetto opposto.

Il ruolo dei barocettori in questa zona è noto da tempo, non è un caso che le arterie siano chiamate “carotidi”. In Indonesia, sull'isola di Bali, i guaritori sono noti per indurre il sonno con un massaggio di due minuti del seno carotideo. Più recentemente, i neurofisiologi francesi hanno descritto un altro apparato di sincronizzazione nella regione della parte inferiore del tronco.

Un'altra zona ipnogena si trova nella regione dell'ipotalamo anteriore e del setto. L'irritazione di queste strutture da parte della corrente elettrica di qualsiasi frequenza porta alla sincronizzazione dei ritmi elettroencefalografici e all'inizio del sonno. L'animale esegue tutti i rituali caratteristici del suo sonno naturale (leccatura, rilassamento muscolare, sbadiglio). La distruzione di questo apparato porta a una veglia prolungata e a gravi interruzioni dei processi di recupero.

Un altro anello importante nel sistema degli apparati di sincronizzazione è il sistema di sincronizzazione talamico. La stimolazione di alcuni nuclei del talamo mediante corrente elettrica a bassa frequenza porta alla sincronizzazione dei potenziali cerebrali e del sonno. Alcuni ricercatori la considerano la principale struttura ipnogena, poiché il sonno che si verifica quando è irritato è duraturo e indistinguibile dal normale, ed è anche più facile da indurre rispetto a quando altre strutture sono irritate.

Con la stimolazione a bassa frequenza, il sonno può essere indotto influenzando altre strutture cerebrali e persino i nervi periferici. (La stimolazione ad alta frequenza, di regola, porta al risveglio e alla desincronizzazione.) Tutto ciò indica la prevalenza degli apparati di sincronizzazione e desincronizzazione nel sistema nervoso. Indubbiamente ci sono condensazioni dove sono rappresentate in modo più significativo. Quando questi accumuli vengono distrutti, si verificano effetti di natura opposta: una diminuzione o un aumento della durata del sonno.

Pertanto, ci sono tre principali zone ipnogeniche che garantiscono l'insorgenza e lo sviluppo del sonno. Conosciamo i due tipi di sonno, quindi è necessario sottolineare che queste strutture forniscono un sonno a onde lente. Come già accennato, le strutture situate nella parte centrale del tronco encefalico (nuclei reticolari del ponte) sono responsabili del sonno REM. Quando vengono distrutti, il sonno REM non si verifica.

Il sistema ipnogenico è complesso nella sua architettura e comprende molti dispositivi cerebrali. Chimicamente è probabilmente eterogeneo, poiché come mediatori vengono utilizzati acetilcolina, serotonina e GABA.

Cos’è il sonno nei suoi meccanismi fisiologici? Scompare immediatamente il punto di vista secondo cui il sonno è assenza di veglia, cioè si basa sullo spegnimento degli apparati attivatori. È ovvio che esistono meccanismi che organizzano il sonno. La cosa principale è che il sonno è un processo attivo e organizzato, compresi stati che differiscono nella loro essenza e nei meccanismi fisiologici. Questo è il motivo per cui il sistema ipnogenico è organizzato in modo così complesso. Il sonno è una combinazione dello stato attivo di apparati di sincronizzazione specializzati e una diminuzione dell'attività del sistema ascendente attivante. I dati sullo stato dei singoli neuroni durante il sonno confermano bene questa posizione. Di conseguenza scompare l'idea del sonno come inibizione protettiva e diffusa in sé. Solo esternamente questo stato può essere caratterizzato come segue. Tuttavia, se guardi da vicino, puoi vedere l'attività nello stato del sistema muscolo-scheletrico. Un'intensa attività mentale durante il sonno indica anche l'attività cerebrale in questo stato.

Quindi, ci sono due sistemi che regolano il sonno e la veglia. I sistemi hanno sottosistemi che includono varie forme di sonno in una determinata sequenza. Tutto suggerisce l'esistenza di un apparato di coordinamento nel cervello, che in un certo momento regola l'attivazione dei singoli sistemi nel loro insieme, e quindi dei loro sottosistemi. Ne siamo convinti dalle osservazioni di persone malate, quando tutti i sottosistemi funzionano, ma la sequenza naturale della loro inclusione è bruscamente interrotta. L'apparato di coordinamento non è localizzato in nessuna parte del cervello. Stiamo parlando di un complesso complesso con localizzazione predominante nelle parti anteriori degli emisferi cerebrali, nell'apparato limbico e nell'ipotalamo. Ulteriori ricerche consentiranno di presentare questo punto di vista in modo più chiaro e fondato.

Nell'illustrare le idee moderne sulla regolazione del sonno e della veglia, non si può fare a meno di ritornare ai fattori umorali all'origine del sonno. La ricerca delle ipnotossine, sostanze il cui accumulo provoca il sonno, va avanti da molto tempo. Esistono numerosi studi i cui risultati sono difficili da spiegare senza la partecipazione di qualche agente umorale. Uno studio del fisiologo tedesco Krol ha dimostrato che un estratto della sostanza cerebrale di un animale addormentato, somministrato per via endovenosa, induce il sonno nell'animale da esperimento. Gli esperimenti (Monnier, Kornmüller) sono già stati descritti sopra: l'animale da esperimento si addormentava se nel suo corpo entrava sangue dal cervello di un altro animale, immerso nel sonno a causa dell'irritazione del talamo ottico.

Il famoso fisiologo A.V. È stato dimostrato il ruolo degli ormoni, principalmente della ghiandola pituitaria, nel verificarsi del sonno. Presso il Laboratorio per lo studio delle regolazioni nervose e umorali intitolato a N.I. Grashchenkov ha anche condotto studi speciali sul contenuto di sostanze biologiche attive nel sangue e nelle urine di pazienti con maggiore sonnolenza. Si è constatato che il contenuto di adrenalina (ormoni della corteccia surrenale) nel sangue e nelle urine era ridotto e i prodotti metabolici di acetilcolina, istamina e serotonina erano aumentati.

Questi dati sono indubbiamente interessanti, ma sorge la domanda in che misura il contenuto di sostanze biologicamente attive nella periferia riflette i loro veri rapporti nel cervello. Usando l'esempio dei gemelli siamesi, la teoria umorale dell'origine del sonno viene confutata. Va tenuto presente che nei fluidi circolanti il ​​contenuto delle sostanze biologiche attive è lo stesso, ma nel cervello è diverso. Forse è per questo che in quel momento una testa dormiva, mentre l'altra era sveglia. Ecco perché negli ultimi anni hanno cominciato a prestare particolare attenzione ai trasmettitori chimici degli impulsi nervosi, che sono riccamente rappresentati nel cervello.

Attualmente, la presenza di mediatori nel cervello è evidente: sostanze rilasciate nelle sinapsi al confine di due neuroni e che garantiscono la propagazione dell'impulso nervoso. Le sinapsi colinergiche rilasciano acetilcolina come mediatore, le sinapsi adrenergiche rilasciano norepinefrina e le sinapsi serotoninergiche rilasciano serotonina. Esistono sinapsi con acido gamma-amminobutirrico e un gran numero di sinapsi con un trasmettitore chimico non ancora identificato. Tutti i neuroni chimicamente eterogenei non sono sparsi in modo caotico nel cervello, ma costituiscono determinati sistemi, uniti secondo il principio della presenza in essi dell'uno o dell'altro mediatore. La noradrenalina e la serotonina si trovano principalmente nelle strutture profonde e staminali del cervello, mentre l'acetilcolina è distribuita in modo più uniforme.

Anche a vari sistemi chimici venne attribuito un certo significato funzionale. È stato sperimentalmente dimostrato che il sistema reticolare ascendente attivante, che mantiene il livello di veglia richiesto, è adrenergico nelle sue caratteristiche chimiche, che la somministrazione di adrenalina aumenta la vigilanza dell'animale e durante il sonno il suo contenuto nel cervello diminuisce. Molti agenti farmacologici che impediscono il sonno hanno una composizione simile all'adrenalina o, interferendo con la chimica del cervello, contribuiscono all'accumulo di queste sostanze. È vero, è stato stabilito che spesso un sistema funzionale è eterochimico, cioè include neuroni e trasmettitori diversi nella composizione chimica.

Recentemente è emersa l'idea che le principali sostanze ipnogeniche siano l'acetilcolina, la serotonina e il GABA. Un fisiologo sudamericano, Hernandez-Peon, ha scoperto attraverso speciali esperimenti che l'applicazione di un cristallo di acetilcolina alle strutture del tronco encefalico, dell'ipotalamo e del lobo temporale mediale provoca segni elettroencefalografici e comportamentali del sonno. La prova indiretta è che nelle parti del cervello in cui sono localizzati i dispositivi ipnogeni, il trasmettitore principale è l'acetilcolina.

Si stanno accumulando anche prove che suggeriscono il ruolo della serotonina. La distruzione dei nuclei del rafe, situati nel tronco cerebrale e più ricchi di serotonina, porta all'insonnia, il cui grado è inversamente proporzionale al numero di nuclei conservati. Sono stati effettuati numerosi esperimenti con l'introduzione nell'organismo dell'amminoacido - precursore della serotonina - triptofano e antagonisti della serotonina - metisergide, deseril, che lo distruggono e hanno l'effetto opposto sul sonno in generale e sulle sue singole fasi. Su questo tema è sorto un dibattito: alcuni scienziati difendono l'opinione che la serotonina favorisca il sonno REM, altri il sonno lento. Apparentemente, il secondo punto di vista è più giustificato. È stato possibile dimostrare che i dispositivi adrenergici sono coinvolti non solo nei meccanismi della veglia, ma anche nel sonno REM. Questi studi sono di grande importanza pratica, poiché costituiscono la base per la creazione della moderna farmacologia differenziata del sonno e della veglia.

Le prospettive per questo problema molto probabilmente non risiedono nella ricerca di sostanze ipnogeniche speciali, ma nel chiarire il vero ruolo di agenti chimici attivi già conosciuti e nell'identificazione di mediatori cerebrali ancora non identificati.

L'interesse per la ricerca umorale si è particolarmente intensificato in connessione con la scoperta del sonno REM. È stato scoperto che privare gli esseri umani e gli animali del sonno REM comporta un aumento del sonno REM nelle notti successive. Sembrava che durante il sonno REM qualche ipotetica sostanza accumulata durante la veglia venisse distrutta. Di conseguenza, quando si viene privati ​​del sonno REM, questo fattore continua ad accumularsi e provoca un'eccessiva durata di questa fase nelle notti successive. Tuttavia, tale ipotesi è contraddetta dalle osservazioni quotidiane associate ad una maggiore durata del sonno REM nella seconda metà della notte, quando la sostanza accumulata dovrebbe essere già stata distrutta. Tuttavia è difficile resistere a questa ipotesi con considerazioni così generali, anche se logiche. Abbiamo bisogno di fatti. Per ora sembra che le singole fasi del sonno abbiano una loro chimica.

Il passaggio dalla veglia al sonno prevede due possibili percorsi. Innanzitutto è possibile che i meccanismi che mantengono lo stato di veglia si “stanchino” gradualmente. Secondo questo punto di vista il sonno è un fenomeno passivo, conseguenza di una diminuzione del livello di veglia. Tuttavia, è anche possibile l'inibizione attiva dei meccanismi che garantiscono la veglia. Svolge un ruolo importante nella regolazione del ciclo sonno-veglia formazione reticolare il tronco encefalico, dove sono presenti numerosi neuroni distribuiti in modo diffuso, i cui assoni raggiungono quasi tutte le aree del cervello, ad eccezione della nuova corteccia (neocorteccia). Il suo ruolo nel ciclo sonno-veglia fu studiato alla fine degli anni '40 da G. Moruzzi e N. Magun. Hanno scoperto che la stimolazione elettrica ad alta frequenza di questa struttura nei gatti addormentati li faceva risvegliare immediatamente. Al contrario, il danno alla formazione reticolare provoca un sonno costante, che ricorda il coma; tagliare solo i tratti sensoriali che passano attraverso il tronco encefalico non produce un tale effetto.

Neuroni serotoninergici svolgono anche un ruolo molto importante nella regolazione della veglia e del sonno. Ci sono due aree nella parte superiore del tronco encefalico: nuclei del rafe e locus coeruleus, i cui neuroni sono caratterizzati dalle stesse estese proiezioni dei neuroni della formazione reticolare, cioè raggiungere molte aree del sistema nervoso centrale. Il mediatore nelle cellule dei nuclei del rafe è serotonina(5-idrossitriptamina, 5-HT), e la macchia blu - norepinefrina. La distruzione dei nuclei del rafe in un gatto porta all'insonnia completa per diversi giorni; Nelle prossime settimane il sonno tornerà alla normalità. L'insonnia parziale può anche essere causata dalla soppressione della sintesi di 5-HT N-clorofenilalanina. Può essere eliminato mediante la somministrazione di 5-idrossitriptofano, precursore della serotonina che non penetra la barriera ematoencefalica. La distruzione bilaterale del locus coeruleus porta alla completa scomparsa del sonno REM senza influenzare il sonno a onde lente. L'esaurimento della serotonina e della norepinefrina sotto l'influenza della reserpina provoca, come ci si aspetterebbe, l'insonnia. Tuttavia, si è scoperto che i neuroni dei nuclei del rafe sono i più attivi e rilascia la massima serotonina non durante il sonno, ma mentre sveglio. Inoltre, la comparsa della fase REM sembra essere causata dall'attività dei neuroni non tanto nel locus coeruleus, quanto piuttosto in quello più diffuso. nucleo subcerus. A giudicare dai risultati di recenti esperimenti, la serotonina funge sia da mediatore nel processo di risveglio che "ormone del sonno" nello stato di veglia, stimolando la sintesi o il rilascio di “sostanze del sonno” (fattori del sonno), che a loro volta inducono il sonno. Sono stati fatti tentativi per rilevare sostanze specifiche dopo una prolungata privazione del sonno o in una persona addormentata. Il primo di questi tentativi si basa sul presupposto che i fattori del sonno si accumulano durante la veglia a un livello che induce il sonno, e il secondo - nell'ipotesi che loro si formano o vengono rilasciati durante il sonno. La ricerca ha prodotto alcuni risultati. Pertanto, durante la verifica della prima ipotesi, dall'urina e dal liquido cerebrospinale di esseri umani e animali è stato isolato un piccolo glucopeptide, il fattore S, che provoca il sonno a onde lente quando somministrato ad altri animali. Sembra che ci sia anche un fattore di sonno REM. Lo studio della seconda ipotesi ha portato alla scoperta di un nonapeptide che induce il sonno profondo (ora sintetizzato), il cosiddetto peptide d-sleep ( DSIP, peptide che induce il sonno delta). Tuttavia, non è ancora noto se queste e molte altre “sostanze del sonno” scoperte testando entrambe le ipotesi svolgano un ruolo nella sua regolazione fisiologica. Inoltre i peptidi isolati spesso inducono il sonno solo negli animali di una certa specie; inoltre, avviene sotto l'influenza di altre sostanze. Tuttavia, le gemelle siamesi potrebbero dormire separatamente, il che indica un ruolo minore dei fattori umorali e un ruolo decisivo nello sviluppo del sonno del sistema nervoso.

Già nei primi studi sui meccanismi del sonno sono chiaramente delineati due punti di vista principali su questo problema. La prima è che il sonno si verifica come risultato di un processo attivo, l'eccitazione di alcune strutture (“centri del sonno”), che provoca una diminuzione generale delle funzioni corporee (teorie attive del sonno). La seconda sono le teorie passive del sonno, o teorie della deafferentazione, secondo le quali il sonno avviene passivamente a seguito della cessazione dell'azione di alcuni fattori necessari per mantenere la veglia. Le differenze tra queste direzioni sono state definite con successo da N. Kleitman, il quale ha scritto che "addormentarsi" e "non riuscire a rimanere sveglio" non sono la stessa cosa, poiché il primo implica un'azione attiva e il secondo l'eliminazione passiva del stato attivo.

I primi studi sperimentali che indicano l'esistenza di un centro del sonno furono opera di W. Hess. Avendo dimostrato che una debole stimolazione elettrica di un'area ben definita del diencefalo in gatti sperimentali provocava il sonno con tutte le fasi preparatorie (stiramento del gatto, lavaggio, assunzione di una posa caratteristica), V. Hess ha suggerito che esiste un centro, la stimolazione di cui garantisce l'inizio del sonno naturale. Successivamente, gli esperimenti di W. Hess furono confermati da numerosi ricercatori che indussero l'inizio del sonno negli animali da esperimento utilizzando la stimolazione elettrica e chimica dell'ipotalamo e delle strutture adiacenti, e la teoria del centro del sonno ricevette un riconoscimento significativo.

Tuttavia, I.P. si è opposto risolutamente a una spiegazione così localizzatrice del meccanismo del sonno. Pavlov. Considerava il sonno come il risultato dell'inibizione della corteccia cerebrale; Inoltre, la sua teoria del sonno non escludeva la partecipazione delle strutture sottocorticali al verificarsi del sonno.

S. Ranson è giunto alla conclusione che l'ipotalamo è il centro di “integrazione dell'espressione emotiva” e il sonno si verifica a seguito di una diminuzione periodica dell'attività di questo centro di veglia.

La scoperta da parte di J. Moruzzi e X. Magun nel 1949 dell'influenza attivante ascendente del sistema reticolare non specifico (NRAS) ha rafforzato significativamente la posizione delle teorie passive del sonno. Il mantenimento dello stato di veglia veniva ora spiegato con l'influenza tonica del VRAS. Ulteriori ricerche hanno portato alla scoperta di altri sistemi di attivazione: i sistemi talamici diffusi e specifici e le strutture di attivazione dell'ipotalamo posteriore (vedi Capitolo 8).

Uno dei tentativi di creare una teoria unificata del sonno fu fatto da P.K. Anokhin. Ha rappresentato lo stato del sonno come risultato della manifestazione dell'attività integrale del corpo, coordinando rigorosamente le strutture corticali e sottocorticali in un unico sistema funzionale. Nella sua ipotesi P.K. Anokhin è partito dal fatto che i "centri del sonno" ipotalamici sono sotto l'influenza tonica inibitoria della corteccia cerebrale. Ecco perché, quando questa influenza si indebolisce a causa della diminuzione del tono lavorativo delle cellule corticali (“sonno attivo” secondo Pavlov), le strutture ipotalamiche sembrano essere “liberate” e determinano l'intero quadro complesso della ridistribuzione dell'attività vegetativa. componenti caratteristici dello stato di sonno. In questo caso, i centri ipotalamici hanno un effetto deprimente sul sistema di attivazione ascendente, impedendo l'accesso alla corteccia dell'intero complesso di influenze attivanti (e secondo Pavlov si verifica il “sonno passivo”). Queste interazioni sembrano essere cicliche, quindi lo stato di sonno può essere indotto artificialmente (o come risultato di un processo patologico) influenzando qualsiasi parte di questo ciclo (Fig. 13.1).

Attualmente, dopo la scoperta di una serie di strutture cerebrali attivanti e sincronizzanti, nonché di numerosi peptidi e neurotrasmettitori (vedi sotto) coinvolti nella regolazione del ciclo sonno-veglia, questo schema è pieno di nuovi contenuti.

Nel 1953 E. Azerinsky e N. Kleitman scoprirono il fenomeno del sonno “rapido”, aprendo così una nuova era nello studio del sonno. Se le precedenti teorie passive e attive sulla regolazione del sonno consideravano la veglia come uno stato opposto al sonno, e il sonno stesso era considerato un unico fenomeno, ora l'idea del sonno monolitico fu distrutta e si cominciarono a studiare i meccanismi sia del sonno lento che di quello veloce . Di conseguenza, attualmente, i processi regolatori del sonno lento sono associati alle strutture del diencefalo e del sonno veloce, principalmente alle strutture staminali del ponte.

Negli anni '60-'70. M. Jouvet, sulla base di ricerche approfondite con intersezioni e danni cerebrali, nonché dati farmacologici e neuroanatomici, ha proposto una teoria monoaminergica di regolazione del ciclo sonno-veglia, secondo la quale il sonno lento e rapido è associato all'attività di diversi gruppi dei neuroni monoaminergici - nella regolazione del sonno a onde lente sono coinvolti i neuroni serotoninergici del complesso del rafe, mentre i neuroni noradrenergici sono responsabili dell'inizio del sonno REM. Successivamente è stato dimostrato il coinvolgimento di vari neurotrasmettitori nella regolazione del sonno ad onde lente e REM. Nella tabella 13.1 presenta questi dati.

La differenza tra i meccanismi del sonno lento e quello veloce è confermata anche nei concetti neuroumorali del sonno, il cui fondatore è A. Pieron. All'inizio di questo secolo, sulla base dei risultati dei suoi esperimenti su cani in cui il sonno veniva indotto mediante iniezione di liquido cerebrospinale di altri cani privati ​​del sonno per diversi giorni, A. Pieron suggerì che l'insorgenza del sonno fosse associata alla accumulo di alcune sostanze (ipnotossine) nel corpo. Successivamente, numerosi ricercatori isolarono il "fattore sonno" dal liquido cerebrospinale, dal sangue e dalle urine di vari animali, e ogni anno aumentava l'elenco delle sostanze legate al sonno presenti nel corpo. Nella tabella La Figura 13.2 mostra tutti i peptidi studiati per i loro effetti sul sonno. R. Drucker-Colin e N. Merchant-Nancy, riassumendo i dati ottenuti, spiegano l'abbondanza di queste sostanze con il fatto che agiscono tutte attraverso un meccanismo ancora sconosciuto responsabile dell'insorgenza del sonno, e l'unico fattore del sonno nel mondo La comprensione di A. Pieron in realtà non esiste.

A tutte le sostanze elencate è necessario aggiungere la melatonina, che viene secreta dalla ghiandola pineale solo di notte e svolge anche un ruolo importante nel mantenimento del sonno (per il meccanismo d'azione di vari gruppi di sostanze sul sonno, vedere recensione).

Pertanto, i risultati di ampi studi neurofisiologici, neurochimici e neuroumorali indicano non solo la complessità e la diversità dell'interazione di vari fattori nella regolazione del ciclo sonno-veglia, ma anche la differenza nei meccanismi del sonno lento e veloce.