9.2 Fazy snu i ich mechanizmy mózgowe
Elektroencefalograf (EEG) – urządzenie rejestrujące aktywność elektryczną mózgu za pomocą elektrod (najczęściej nie więcej niż osiem) umieszczonych na powierzchni głowy. Dzięki temu urządzeniu można określić w pewnym przybliżeniu parametry aktywności bioelektrycznej mózgu bez otwierania czaszki. EEG uśrednia aktywność populacji komórek nerwowych znajdujących się w sąsiedztwie danej elektrody. Nieprawidłowy przebieg fal może wskazywać na obecność ogniska padaczkowego, nowotworu mózgu i innych zmian chorobowych. Dzięki EEG możemy w sposób obiektywny stwierdzić, czy ktoś śpi, czy tez jest w stanie czuwania oraz porównywać zmiany w aktywności mózgu o różnych porach nocy.
Fazy snu:
W czasie I fazy snu można zaobserwować fale o niskiej amplitudzie na obrazie EEG. Aktywność mózgu nadal jest wysoka, ale powoli zaczyna się obniżać.
Faza II snu charakteryzuje się tym, że na obrazie występują wrzeciona senne oraz zespoły K. Wrzeciona senne składają się z fal o częstotliwości 12-14 Hz występujących w pół sekundowych seriach. Zespół K składa się z ujemnej fali o dużej amplitudzie, po której następuje mniejsza i wolniejsza fala dodatnia. W kolejnych fazach snu częstotliwość oddechu i aktywność mózgu stopniowo zmniejsza się. W zapisie EEG zaczynają się pojawiać fale wolne o wysokiej amplitudzie. W fazie IV obejmują one połowę zapisu i trwają około pół sekundy.
Fazy III i IV są nazywane razem snem wolnofalowym. Występowanie wolnych fal oznacza, że neurony działają w sposób zsynchronizowany.
Sen paradoksalny, sen REM:
Tuż po zapadnięciu w sen rozpoczyna się faza I snu. Czasem w późniejszych godzinach nocnych występuje ona ponownie, częściej jednaj zamiast niej występuje inny stan. Zjawisko to nazywamy snem paradoksalnym, gdyż ma ono cechy zarówno głębokiego, jak i płytkiego snu.
REM (rapid eye movements) – sen z szybkimi ruchami gałek ocznych – we śnie występują okresy szybkich ruchów gałek ocznych. Jest to odpowiednik snu paradoksalnego, jednak REM jest terminem stosowanym odnośnie ludzi, za sen paradoksalny odnośnie zwierząt.
Zapis EEG w trakcie snu REM charakteryzuje się występowaniem nieregularnych i szybkich fal o niskiej częstotliwości, co jest objawem nasilonej aktywności mózgu – pod tym względem jest to sen płytki. Z drugiej, strony następuje rozluźnienie mięśni posturalnych (jest w tej fazie większe niż w innych), a to wskazuje, że jest to sen głęboki. Oprócz tego pojawiają się w tej fazie charakterystyczne reakcje fizjologiczne – erekcja u mężczyzn, zwilżenie pochwy u kobiet, zwiększenie zmienności tętna, ciśnienia krwi oraz częstości oddechu. Snu REM nie można określać terminami sen płytki lub głęboki.
Polisomnograf – urządzenie, które jednocześnie rejestruje aktywność EEG oraz ruchy gałek ocznych.
Fazy snu poza fazą REM określa się łącznie mianem snu non-REM (NREM).
Każdy sen rozpoczyna się od fazy I, apotem kolejno następują fazy II, III i IV. Kolejność ta może być jednak zaburzona przez głośny hałas lub inne zakłócenia, może doprowadzić nawet do wybudzenia. Po upływie 60-90 min kończy się faza IV i z powrotem następują kolejno fazy II i II, po czym rozpoczyna się faza REM. Cykl ten trwa około 90 min i powtarza się kilkakrotnie w ciągu nocy. Na początku snu dominują faza III i IV, natomiast z upływem czasu zwiększa się okres trwania fazy REM.
Marzenia senne występują zarówno w fazie REM, jak i NREM. Jednak w fazie REM pojawiają się wyraźniejsze obrazy wizualne i bardziej złożone fabuły niż w fazie NREM.
Mózgowe mechanizmy czuwania i pobudzenia:
pobudzenie
Chirurgiczne odseparowanie śródmózgowia od przedmózgowia oraz struktur ośrodkowego układu nerwowego wywołuje u zwierzęcia trwający ponad tydzień sen. Po odzyskaniu przytomności okresy czuwania są bardzo krótkie. Za tak dramatyczne zmiany w poziomie pobudzenia odpowiada twór siatkowany – struktura rozciągająca się od rdzenia przedłużonego aż do przodomózgowia. Twór siatkowaty posiada zarówno neurony, które wysyłają aksony do górnych partii mózgowia (część wstępująca), jak i neurony sięgające aż do rdzenia kręgowego (część zstępująca).
Jedna z części tworu siatkowatego układ śródmózgowiowo – mostowy bierze udział w regulacji pobudzenia kory mózgowej. Należące do niego neurony otrzymują sygnały z układów sensorycznych, są także zdolne do spontanicznej aktywności. Aksony docierają do wzgórza i przedmózgowia podstawnego i wydzielają na końcach pobudzające neuroprzekaźniki – acetylocholinę i glutaminian. Stąd pobudzenie przekazywane jest do rozległych obszarów kory mózgowej. Dzięki temu układowi kora utrzymuje stałe pobudzenie podczas czuwania oraz podwyższa jego poziom w sytuacjach nowych lub wymagających koncentracji. Stymulacja tej struktury może spowodować wybudzenie, natomiast u czuwających zwierząt powoduje zwiększenie czujności. W obrębie tego układu występują także mniejsze obwody neuronalne, które sterują w sposób niezależny obszarami sensorycznymi kory, przez co niektóre bodźce mogą powodować selektywne pobudzenie e obrębie korowych układów wzrokowych i słuchowych.
Miejsce sinawe (mikroskopijne jądro w moście) przez większość czasu pozostaje nieaktywne dopiero pod wpływem sytuacji znaczących dla organizmu zaczyna emitować serie impulsów, które powodują wydzielanie noradrenaliny na zakończeniach synaptycznych aksonów wychodzących z tej struktury. Aksony mają bardzo rozległy zasięg i jest jedynym źródłem unerwienia noradrenergicznego kory mózgowej. Stymulacja miejsca sinawego może zwiększyć zdolność zapamiętywania nowych wydarzeń.
Niektóre komórki leżące w przedmózgowiu podstawnym wysyła aksony do rozległych obszarów wzgórza i kory mózgowej. Na ich zakończeniu wydzielana jest acetylocholina, która ma działanie pobudzające , powoduje wzrost poziomu pobudzenia behawioralnego. Mniejsza populacja aksonów tej struktury wydziela neuroprzekaźnik GABA, który hamuje neurony postsynaptyczne i obniża poziom pobudzenia. Uszkodzenie przodomózgowia podstawnego prowadzi do spadku pobudzenia, zaburzeń uczenia się i uwagi oraz wydłuża fazę snu REM.
Układ histaminowy, którego aksony wydzielają histaminę, także działa pobudzająco. Jest to połączone z podwzgórzem.
Zasypianie:
Warunkiem zapadnięcia w sen jest zmniejszenie pobudzenia. Ważnym etapem tego procesu jest obniżenie temperatury mózgowia oraz wnętrza ciała. Kiedy do peryferyjnych części ciała dopływa duża ilość krwi (ocieplenie dłoni i stóp), zwiększa się wymiana ciepła z chłodniejszym otoczeniem, co prowadzi do obniżenia temperatury wnętrza organizmu, a to ułatwia zasypianie.
Drugi etap poprzedzający zaśnięcie, to zmniejszenie stymulacji. Szukamy ustronnego miejsca, zamykamy oczy i na różne sposoby próbujemy zmniejszyć ilość dochodzących do nas bodźców. Wyjątkiem jest cykliczna stymulacja układu równowagi (przedsionkowego), np. łagodne kołysanie.
Następnym etapem jest zahamowanie aktywności układów pobudzających mózg. Jedną z głównych substancji hamujących jest adenozyna. Powstaje w procesie przemiany materii jako produkt rozkładu monofosforanu adenozyny (AMP) i kumuluje się w organizmie w ciągu dnia, kiedy mózg jest w stanie czuwania. Działanie ogranicza się do neuronów przedmózgowia podstawnego, na ich błonach istnieją receptory adenozyny, które za pomocą przekaźników wtórnych hamują aktywność komórek. W procesie aktywizowane są geny, dlatego skutki działania adenozyny sa długotrwałe i sen może trwać kilka godzin.
Dług senny – senność spowodowana brakiem snu przez kilka kolejnych dni, co powoduje narastanie stężenia adenozyny w organizmie.
Prostaglandyny – substancje sennotwórcze, wzrost ich stężenia jest objawem pobudzenia układu odpornościowego w odpowiedzi na infekcję.. Duże stężenie powoduje senność, a stężenie spada w trakcie snu.
Wzrost aktywności aksonów wydzielających neuroprzekaźnik GABA. Uszkodzenie skupisk wydzielających tę substancję (podwzgórze, przedmózgowie podstawne) prowadzi do wydłużenia czuwania
Mózg we śnie REM:
Podczas snu REM wzrasta aktywność w moście i układzie limbicznym. Jeżeli chodzi o korę mózgowa, to stwierdzono spadek aktywności w obrębie pierwszorzędowych okolic wzrokowych, ruchowych oraz grzbietowo-bocznych okolicach przedczołowych, natomiast w we fragmentach płatów ciemieniowych i skroniowych nastąpił wzrost aktywności.
Podczas fazy REM pojawiają się fale o wysokiej amplitudzie PGO. Występują one w moście, ciele kolankowatym bocznym i korze potylicznej. Liczba tych fal w ciągu doby jest stała.
Funkcjonowanie mózgu podczas fazy REM zależy od 2 układów neuroprzekaźnikowych: serotoninergicznego i cholinergicznego.
Zaburzenia snu:
Bezsenność:
Przyczyn bezsenności jest wiele. Może to być nadmierny hałas, problemy osobiste, stres, leki, narkotyki, ból, niewłaściwa temperatura itp. Może być spowodowana takimi chorobami jak padaczka, choroba Parkinsona, nowotwory mózgu, depresja lub nerwica lękowa.
Trzy rodzaje bezsenności:
Trudności z zasypianiem – utrudnione zapadanie w sen.
zymaniem snu – częste budzenie się w nocy.
Zbyt wczesne budzenie się – sen trwa krótko i występuja problemy z ponownym zaśnięciem.
Przyczyny niektórych przypadków może być zakłócenie rytmów biologicznych . w sytuacji, gdy cykl zmian temperatury ciała jest opóźniony może wystąpić pierwszy rodzaj bezsenności. Gdy natomiast owy cykl jest przyspieszony, wystąpi trzeci rodzaj bezsenności.
bezsenności może być także stosowanie leków uspokajający jako leków nasennych.
Bezdech senny:
Bezdech senny, czyli pojawiające się wielokrotnie w ciągu snu przerwy w oddychaniu. Przyczyna tego zjawiska może być otyłość, gdyż następuje wtedy nadmierne zwężenie dróg oddechowych . U osób starszych bezdech może być spowodowany nieprawidłowym funkcjonowaniem w czasie snu mózgowych ośrodków oddechowych.
Leczenie: odchudzanie, nie zażywanie alkoholu u środków uspokajających, chirurgiczne usunięcie tkanek blokujących drogi oddechowe oraz stosowanie specjalnych masek na nos.
Narkolepsja:
Choroba charakteryzująca się częstymi i niespodziewanymi napadami senności w ciągu dnia. Wyróżnia się 4 najważniejsze objawy narkolepsji:
Narastające lub nagłe ataki silnej senności w ciągu dnia.
Sporadycznie występująca katalepsja – napadowe zwiotczenie mięśni u osoby znajdującej się w stanie czuwania.
Porażenie senne – całkowita niezdolność do wykonywania ruchów podczas zasypiania lub budzenie się.
Halucynacje hipnagogiczne – przeżycia przypominające marzenia senne, które trudno odróżnić od normalnych spostrzeżeń, najczęściej podczas zasypiania.
Jedną z hipotez występowania tej choroby wiąże się z nadaktywnością synaps cholinergicznych. Inne wyjaśnienie odwołuje się do roli neuro[przekaźnika peptydowego – oreksyny (hipokretyna), która jest syntezowana w komórkach nerwowych podwzgórza.
Mikolenie noce – okresowe ruchy kończyn we śnie, nawracające i mimowolne ruchy nóg, rzadziej ramion. Pomóc mogą środki uspokajające.
Zaburzenia zachowania we śnie REM:
Osoby często chodzą i odgrywają soje marzenia senne. Ich zachowanie jest bardziej agresywne i nieopanowane niż „normalnych” lunatyków. Najczęściej występuje u starszych osób, szczególnie mężczyzn cierpiących na choroby mózgu. Przyczyną jest uszkodzenie komórek mostu wysyłających sygnały do komórek rdzenia, które sterują pracą grup dużych mięśni.
Lęki nocne, mówienie przez sen i lunatykowanie:
Lęki nocne to epizody silnego lęku, które powodują, że śpiący budzi się z okrzykiem przerażenia. Występują podczas snu NREM, częstsze u dzieci niż dorosłych.
Mówienie przez sen występuje z taką samą częstością podczas snu REM, jak i NREM.
Lunatykowanie (somnambulizm) występuje rodzinnie i zdarza się przede wszystkim dzieciom, głównie między 2 a 5 rokiem życia. Najczęściej pojawia się wcześnie w nocy w III lub IV fazie snu. Przyczyny zaburzenia są nieznane.