Загадки сна. От бессонницы до летаргии

Готовность нейронов коры к генерации потенциала действия обеспечивается трехнейронной сетью, открытой канадским нейрофизиологом Мирчей Стериаде. Согласно его теории, с наступлением сна изменяется потенциал покоя не только у нейронов коры, но и у стимулирующих их нейронов таламуса – таламокортикальных нейронов. Также во сне изменяется активность и регулирующих их действие ретикулярных нейронов, расположенных там же, в таламусе. Эти изменения приводят к тому, что характерная для бодрствования «правильная» спайковая (пиковая) электрическая активность корковых нейронов (грубо говоря, один стимул – один ответ) после засыпания сменяется другими видами активности. В неглубоком медленном сне корковые нейроны реагируют не на все стимулы, поступающие со стороны таламокортикальных нейронов, при этом происходит своего рода фильтрация сигнала. Наконец, когда корковые нейроны реагируют на стимул, то происходит сразу несколько разрядов подряд, формируя на ЭЭГ картину «веретена сна» – вспышки более быстрой, чем фоновая, активности в диапазоне 12–14 Гц характерной веретенообразной формы. При дальнейшем углублении сна нейроны коры начинают работать слаженными ансамблями, практически не зависящими от внешних стимулов, порождая гигантские медленные волны, частота которых составляет 0,5–4 Гц, так называемые дельта-волны. Поэтому глубокий медленный сон также называют дельта-сном.

Стимуляция коры мозга нейронами активирующих зон осуществляется при участии медиаторов – биологически активных веществ различной химической структуры, которые выделяются в синаптическую щель, а затем, соединяясь с рецепторами следующего (постсинаптического) нейрона на другой стороне синапса, вызывают изменение электрической возбудимости последнего. Нейроны различных активирующих систем обладают собственными медиаторами. Нейроны, вырабатывающие медиатор определенного типа, обычно располагаются рядом, скоплениями по несколько десятков тысяч клеток, образуя уже упомянутые центры бодрствования.

Наиболее важными медиаторами бодрствования признаны ацетилхолин и норадреналин. Это универсальные передатчики информации, обеспечивающие множество нервных процессов в организме. Нейроны, содержащие норадреналин и обеспечивающие поддержание бодрствования, расположены в области голубого пятна (ГП) (иногда этот центр называют также синим пятном, locus coeruleus на латыни) в верхних отделах ствола мозга. Норадреналинергические нейроны голубого пятна максимально активны в период бодрствования. Частота их импульсации снижается во время медленного сна, а во время быстрого (для животных – парадоксального) сна они практически полностью «замолкают». Фармакологическое подавление активности этих нейронов ведет к снижению активации и появлению на ЭЭГ паттерна, характерного для сна. Наоборот, введение в ЦНС агонистов норадреналиновых рецепторов (т. е. не самого норадреналина, а веществ, которые, соединяясь с рецепторами, имитируют функцию этого медиатора) вызывает увеличение времени бодрствования.

Источником ацетилхолина, участвующего в поддержании бодрствования, является базальное ядро (БЯ) переднего мозга, его называют также ядром Мейнерта. Это скопление ацетилхолинпродуцирующих нейронов находится в нижних отделах переднего мозга, под таламусом. БЯ рассматривается как ключевой экстраталамический переключатель информации, идущей от ретикулярной активирующей системы ствола мозга к коре больших полушарий (другой путь активации). Кроме активирующей роли ядро Мейнерта играет большую роль в организации понимания того, что мы видим (сопоставляет зрительную информацию с ее внутренней оценкой). Другими частями ацетилхолинергической активирующей системы мозга являются педункулопонтинное ядро (ППЯ) и латеродорзальное ядро покрышки (ЛДЯ) – область в верхних отделах ствола мозга, также участвующая в процессах поддержания внимания и двигательной активности.

Химическим родственником норадреналина является нейромедиатор серотонин. Оба этих вещества относятся к катехоламинам – производным аммиака. Серотонин известен как «гормон радости», поскольку показано его участие в процессах возникновения эмоций. С недостатком серотонина и норадреналина связывают развитие депрессии. Функции этого вещества многообразны. В качестве активирующего агента он выступает, когда серотонинсодержащие нейроны ядра шва (ЯШ) воздействуют на корковые нейроны напрямую или же через торможение центра сна в гипоталамусе.