Функциональное состояние организма Бодрствование и сон ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ Лекция 2 Кафедра физиологии им. А.Т. Пшоника Проф. Савченков Ю.И.

Эмоции Внимание Спокойное бодрствование Сон Уровни активации нервной системы Бодрствование Функциональные состояния организма Степень активности ЦНС и других систем организма, обеспечивающих его жизнедеятельность в различных условиях

Состояние бодрствования - непременное условие активного приспособления организма к изменяющимся условиям существования. Оно определяет: - умение человека фиксировать внешние и внутренние сигналы (восприятие), -возможность удовлетворения его желаний (мотивационная сфера), -решение задач и достижение целей, которые он определяет для себя (эмоциональная сфера), - его возможность перемещаться (двигательная сфера).

Основные группы реакций, по которым судят об изменении функционального состояния человека 1. Двигательные показатели – количество и интенсивность различных физических двигательных реакций за определенный интервал времени, а также уровень мышечного тонуса, при котором удерживается нужная поза или выполняются различные движения. 2. Вегетативные показатели – частота и глубина дыхания, КГРП, АД. Расширение и сужение сосудов головы и конечностей, частота пульса, систолический и минутный выброс сердца. 3. ЭЭГ- показатели - средняя частота спайковых разрядов нейронов коры, таламуса и РФ и ритм суммарной ЭЭГ активности мозга

Альфа-активность (α-ритм) Гц, мкВ. Эта активность регистрируется в состоянии бодрствования без значительной умственной нагрузки. Бета-активность (β-ритм) Гц, мкВ. Этот ритм наблюдается при значительном умственном напряжении. Тета-активность (θ-ритм) Гц, мкВ. Характерна для начальных фаз сна. Дельта-активность (δ-ритм) - 0,5-4 Гц, мкВ. Наблюдается в состоянии глубоких фаз сна и наркозе. Электрофизиологический метод оценки функционального состояния организма

Физиологическая основа изменения функциональных состояний - активность восходящей ретикулярной формации среднего мозга ; К другим структурам, непосредственно участвующим в регуляции бодрствования, относится стриопаллидарная система, таламус и лимбическая система.

* Таламические структур оказывают на кору двойное влияние. Пачечная активность таламуса тормозят кору, вызывая ее синхронизацию. Одиночные разряды из ядер таламуса десинхронизируют кору. * Полагают, что в срединной части таламуса имеется генеральный пейсмекер (ритмический осциллятор), распространяющий синхронизированные влияния на обширные области коры.

* Задний гипоталамус обусловливает поведенческую активацию. * Повреждение заднего гипоталамуса приводит к сонливости в поведении, тогда как в ЭЭГ регистрируется высокочастотная, низкоамплитудная активность, характерная для бодрствования

* Фронтальная кора сдерживает чрезмерное возбуждение в ЦНС. При ее повреждении у животных появляется гиперактивность. Предполагают, что возбуждение РФ активирует фронтальную кору, а она, в свою очередь, через отрицательную обратную связь снижает активность РФ.

Генератор низкочастотного (7-8 гц) альфа-ритма Генератор средне- частотного (9-10 гц) альфа-ритма эмоциональная субсистема активации неэмоциональная субсистема активации Падение эффективности выполняемой работы при высоких уровнях активации мозга детерминировано преобладанием активности системы эмоциональной активации над неэмоциональной. Оптимальное для выполняемой работы функциональное состояние мозга связано с преобладанием активности среднечастотного альфа-генератора над низкочастотным. Чем выше активность среднечастотного генератора, тем ниже уровень активации низкочастотного, и наоборот.

Сон Сон - физиологическое состояние, которое характеризуется потерей активных психических связей субъекта с окружающим его миром. Внешне: физиологическое состояние неподвижности с ослабленным тонусом мышц и резко ограниченным сенсорным контактом с внешней средой Взрослые – 7-8 часов Новорожденные – часа

Естественный(ежесуточный) Сезонный Патологический Гипнотический Наркотический

Фазы перехода от бодрствования ко сну 1. Дремота - характеризуется постепенным замещением ά - ритма ЭЭГ низкочастотными колебаниями и появлением низкоамплитудных θ-волн (3,5-7,5Гц). Стадия А - еще сохраняется ά-ритм, и Стадия В - начинают появляться θ-волны. 2. Стадия С характеризуется появлением сонных веретен – ритмических колебаний с частотой Гц. С этого момента повышается порог восприятия внешних стимулов на 30-40%. 3. Стадия D характеризуется увеличением числа регистрируемых на ЭЭГ δ -волн (менее 3,5 в сек), которые занимают от 20 до 50% записи. 4. Стадия Е определяется наличием на ЭЭГ δ-волн частотой менее 3,5 Гц и амплитудой выше 75 мкВ, занимающих более 50% записи.

бодрствование засыпание неглубокий сон умеренно глубокий сон глубокий сон А,В С D E

Чередование фаз сна в течение ночи Медленная фаза (ортодоксальный сон); Быстрая фаза (парадоксальный сон).

Характеристика состояния систем организма во время фазы медленного сна Сенсорные системы Сенсорные системы – постепенное снижение всех видов чувствительности (тактильной, температурной, болевой и др.), отключается сознание; Мышечная система активности и тонуса за сфинктеры прямой Мышечная система - падение мышечной активности и тонуса за исключением определенной группы мышц (сфинктеры прямой кишки, мочевого пузыря); Дыхательная система и глубины дыхания, возможна обструкция верхних дыхательных путей и появление храпа; Дыхательная система - уменьшение частоты и глубины дыхания, возможна обструкция верхних дыхательных путей и появление храпа; Сердечно-сосудистая система силы сокращений общего тонуса сосудов в Сердечно-сосудистая система – уменьшение силы сокращений сердца, кровяного давления и исходного общего тонуса сосудов в системе микроциркуляции; Пищеварительная система Пищеварительная система - ослабевает секреторная и моторная функции ЖКТ; Уменьшается температура тела, обмен веществ, угнетается активность гормональной системы; Уменьшается температура тела, обмен веществ, угнетается активность гормональной системы;

Характеристика состояния систем организма во время фазы быстрого сна Сердечно-сосудистая система – увеличение частоты сокращений сердца и систолического выброса, повышение тонуса сосудов, следствием чего является возрастание артериального давления крови; Дыхательная система – увеличение частоты и глубины дыхательных движений, их нерегулярность, часто апноэ; Пищеварительная система – секреторная и моторная активность ЖКТ практически отсутствуют; Повышение температуры тела, основного обмена, увеличение активности гормональной системы - в кровь выбрасываются многочисленные гормоны, в том числе и половые. Быстрые движения глаз; Падение тонуса мышц, на фоне которого отмечаются подеогитвания конечностей вздрагиывания Эрекция полового члена и клитора; В 2-3 раза возрастают пороги сенсорного возбуждения

* Во сне происходит восстановление энергии, затраченной во время бодрствования. Особенная роль при этом отводится дельта-сну, увеличение продолжительности которого следует за физическим и умственным напряжением. Эта теория снов основана на том, что когда человек бодрствует, клетки его мозга потребляют энергию в виде глюкозы и сахара. Так как нейроны мозга не способны одновременно пополнять запас глюкозы и сахара и перерабатывать информацию, то во время сна они занимаются пополнением своих сахарных кладовок

* Эта теория снов основана на том, что сон является необходимой нормой жизнедеятельности. Без сна, а соответственно и без отдыха, человеческий организм не сможет долго просуществовать, то есть попросту человек без сна умрет от переутомления.

* В течение дня бодрствования мозг перегружается информацией, которая нуждается в обработке: - часть ее нужно забыть; - часть заложить в анналы долговременной памяти; - часть информации закладывается в структуру личности; Обработка информации во сне сопровождается творчеством, может приводить к решению задач, над которыми человек думал во время бодрствования (Менделеев. Кекуле)

Гуморальные теории – наиболее ранние. Их сторонники считают, что главную роль в развитии сна принадлежит тем или иным гуморальным факторам (молочной кислоте, холестерину, нейротоксинам, гипнотоксинам и т.п.). Доказательства: 1. Экстракты из мозга, сыворотка или спинномозговая жидкость животного, которому длительное время не давали спать, будучи введены другим животным, вызывали у них сон. 2. Из мочи и спинномозговой жидкости человека и животных был выделен гликопептид – фактор S – вызывающий меденноволновый сон у других людей, фактор БДГ, вызывающий быстрый сон, а также т.н. пептид дельта-сна. 3. Описаны и другие пептиды, имеющие отношение к регуляции сна (ВИП, бета-эндорфин, ТТГ и др.). Однако, как показали наблюдения П.К. Анохина над девочками-сиамскими близнецами, которые могли спать порознь, гуморальные факторы играют второстепенную роль в развитии сна нервной системы. Гуморальные теории возникновения сна

По этой теории во время бодрствования в клетках тела накапливаются легко окисляющиеся продукты, в результате возникает дефицит кислорода, и человек засыпает. Химическая теория не может ответить на ряд вопросов. Например, почему ежедневное отравление продуктами усталости не приносит организму никакого вреда? Что происходит с этими веществами при бессоннице? Почему новорожденный младенец практически все время спит?

* Эта теория снов основана на том, что на протяжении миллиардов лет существования нашей планеты день сменялся ночью, активность сменялась пассивностью. И в связи с тем, что окружающая среда влияет на наш организм, уровень гормонов, которые активизируют нашу деятельность, с наступлением темноты уменьшается, и уровень функциональной активности мозга падает.

Согласно И. П. Пaвлoву, сон и внутреннее торможение по своей физико-химической природе являются единым процессом. При развитии сна торможение широко иррадиирует по коре больших полушарий, распространяясь на нижележащие отделы мозга. Такое разлитое торможение коры и подкорковых центров обеспечивает восстановление их работоспособности для последующей деятельности. Сон, развивающийся под влиянием тормозных условных раздражителей, И. П. Пaвлoв назвал активным, противопоставляя ему пассивный сон, возникающий в случае прекращения или резкого ограничения притока афферентных импульсов в кору больших полушарий.

Нервные теории возникновения сна связаны с поисками т.н. «центров сна», возбуждение которых приводит к торможению мозга Павлов - исходный пункт, из которого происходит иррадиация торможения, обязательно находится в коре. Гесс - показал возможность получения сна при электрическом раздражении диэнцефальной области, а также со среднего и отчасти вентромедиального гипоталамуса (центр Гесса). Мауттер. Впервые отметил симптом сонливости при поражении гипоталамуса. Экономо. После эпидемии "летаргического энцефалита" в Европе Экономо высказал предположение о том, что в области дна третьего желудочка находится центр сна (центр Экономо).

Функциональные соотношения структур мозга во сне и при бодрствовании торможение активность Центр сна Экономо Центр Гесса В состоянии бодрствования кора, и, в частности, ее лобные отделы, тормозит деятельность "центра Гесса", который ответственен за развитие сна. Центр Гесса способен тормозить деятельность ретикулярной активирующей системы (возбуждая центр Экономо). Сам он во время бодрствования заторможен импульсацией с коры, и в этих условиях РФ активирует кору, что еще более способствует подавлению активности центра Гесса.

4 активирующие влияния ретикулярной формации ствола мозга; 5 синхронизирующая таламическая система; 6,7 активирующие влияния гипоталамуса (центр Гесса) на структуры РФ ствола мозга (центр Экономо); 8 активирующие влияния гипоталамуса на структуры коры большого мозга; 9 облегчающее влияние высокочастотной стимуляции интраламинарных ядер таламуса на ретикулярную формацию; 10 влияние лимбической системы, способствующей сну; 11 облегчающие и угнетающие влияния коры большого мозга на ретикулярную формацию Участие различных структур мозга в регуляции уровня бодрствования и глубины сна 1,2 синхронизирующие бульбарные системы; 3 структуры моста, ответственные за парадоксальный сон

* СИНХРОНИЗИРУЮЩИЕ ИЛИ СОМНОГЕННЫЕ СТРУКТУРЫ МОЗГА - СТРУКТУРЫ ВОКРУГ СИЛЬВИЕВОГО ВОДОПРОВОДА И ЗАДНЕЙ СТЕНКИ III ЖЕЛУДОЧКА, МЕДИАЛЬНЫЙ ТАЛАМУС, ХВОСТАТОЕ ЯДРО, БАЗАЛЬНЫЕ ОТДЕЛЫ ПЕРЕДНЕГО МОЗГА * ДЕСИНХРОНИЗИРУЮЩИЕ (ПРОБУЖДАЮЩИЕ) СТРУКТУРЫ МОЗГА - РЕТИКУЛЯРНАЯ ФОРМАЦИЯ ЗАДНЕГО И СРЕДНЕГО МОЗГА, ЯДРА МОСТА - ГОЛУБОЕ ПЯТНО И ЯДРО ШВА, НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЕ ЯДРА ТАЛАМУСА

Факторы, способствующие засыпанию Время (вечер) Наступление определенного времени, которое срабатывает по принципу условно рефлекторной реакции (возможно как биологические часы). Повышение температуры гипногенных зон. К вечеру, как известно, температура крови несколько повышается, что способствует возбуждению гипногенной зоны. Информационная «перегрузка» Накопление гуморальных факторов. К концу дня в крови накапливаются многочисленные гуморальные факторы (специфические нейропептиды, продукты метаболизма, многие медиаторы), возбуждающие гипногенные структуры. Уменьшение количества раздражителей внешней среды. Перед сном значительно уменьшается действие на организм различных раздражителей окружающей среды, что способствует возбуждению системы, организующие сон. «Ритуалы» сна

Факторы, способствующие пробуждению Время (утро). Время (утро). Условно рефлекторное пробуждение (срабатывает время). Уменьшение температуры гипногенных зон Перестает действовать информационная перегрузка, так как информация в течение сна раскладывается по своим блокам. Отсутствие гуморальных факторов Отсутствие гуморальных факторов Исчезают из крови факторы сна (метаболиты, медиаторы, разрушаются нейропептиды) Включаются раздражители окружающей среды - звуковые, световые и другие.

Значение сна для процессов памяти и обучения Во время сна усвоения новой информации не происходит! В течение фазы быстрого сна происходит переработка информации, накопленной за день!

* Сновидения (somnia) * образные представления, нередко эмоционально окрашенные, возникающие во время сна и субъективно воспринимаемые как реальность; Сновидения бывают только вовремя быстрого сна (REM-сон) «Сновидения – небывалые комбинации бывалых впечатлений» И.М. Сеченов И.М. Сеченов

Практически все люди (80%) видят сновидения, но не все их помнят. Более того, некоторые ученые считают, что если человек не видит снов, то это может привести к различным функциональным расстройствам нервной системы типа неврозов. Признаются даже внутриутробные сновидения. Сновидения свойственны и животным. Наличие сновидений подтверждаются не только рассказами проснувшихся людей, но и движением глазных яблок, которые регистрируются только во время быстрого сна. Все зависит от того, в какой фазе сна просыпается человек. Если он просыпается в фазе быстрого сна (REM-сон), он их припоминает и может словесно воспроизвести, но если в фазе медленного сна, то, как правило, он их не помнит (non Rem-сон). Механизмы сновидения

* Психоаналитическая теория Зигмунда Фрейда: психологическая функция сновидений заключается в обеспечении «окольного пути» для вступления материала в сознание, которое проявляется в замаскированной форме образов сновидений. психологическая функция сновидений заключается в обеспечении «окольного пути» для вступления бессознательного материала в сознание, которое проявляется в замаскированной форме образов сновидений. На сон человека и его сюжетную линию влияют различные психологические аспекты и факторы окружающего мира. Именно они и диктуют наполнение наших сновидений.

Теории происхождения сновидений: «Компенсационная» теория B.C. Ротенберга (1982) ; «быстрый сон со сновидениями выполняет компенсирующую роль и необходим человеку для преодоления стрессорных состояний и различных жизненных препятствий». Физиологическая теория Ф. Майорова – В.М. Симонова(1970). «сновидения являются результатом растормаживания в больших полушариях головного мозга нервных следов, связанных с прошлым жизненным опытом, связанного с процессом переработки информации во время быстрой фазы сна».

Окружающая среда, включающая в себя звуковые, световые, температурные и другие раздражители. Состояние внутренней среды организма. Избыточная импульсация из переполненных или больных внутренних органов. Характер сновидения в какой - то мере зависит от тех мыслей, с которыми человек ложится спать. Предшествующая сну деятельность. Дети продолжают «играть» во сне, исследователь ставит эксперименты и т.п. Биологические потребности, особенно сексуальные. У большинства холостых мужчин такие сновидения при длительном половом воздержании сопровождаются поллюциями. До 70% женщин тоже видят сексуальные сны, сопровождаемые оргазмом. Сексуальные мотивы во сне возникают у девушек в период menses. ВЕЩИХ СНОВ НЕ БЫВАЕТ! Факторы, определяющие сюжет сновидений 5 4

* Гипноз особое состояние человека, вызываемое искусственно, с помощью внушения, и отличающееся избирательностью реагирования, повышенной восприимчивостью к психологическому воздействию гипнотизирующего и пониженной восприимчивостью к другим влияниям

Искусственный сон - гипноз Отличия искусственного сна от естественного: В коре головного мозга сохраняется один возбужденный участок мозга во второй сигнальной системе, посредством которого существует контакт гипнотизированного с врачом; В гипнозе не наблюдается фаз сна.

Стадии гипноза стадия гипноидности сопровождается мышечным и психическим расслаблением, миганием и закрыванием глаз; стадия легкого транса, для которой характерна каталепсия конечностей, т. е. конечности могут длительное время находиться в необычном положении; стадия среднего транса, при которой возникают амнезия, изменения личности; возможны простые гипнотические внушения; стадия глубокого транса характеризуется полным сомнамбулизмом, фантастическими внушениями.

Восприимчивость к гипнозу Восприимчивость к гипнозу зависит от того, насколько индивидуум способен «включать в себя» внешний стимул, сделать его частью своего «Я». Определённое значение в восприимчивости к гипнозу имеют взаимоотношения гипнотизёра и гипнотизируемого. При этом существенную роль играют личность, известность, социальный престиж и соответствующая внешность гипнотизёра. Восприимчивость к гипнозу резко возрастает в больших группах, при этом усиливает гипнотическое воздействие «эффект толпы», поэтому недопустимо использование гипнотического воздействия в лечебных целях на большие коллективы людей, каждый из которых может иметь различные психические и соматические заболевания.