Heräät, venytät makeasti pehmeään sänkyyn, nouset ylös ja näet valtavan ikkunan läpi valtameren yli nousevan aurinkoa, rannan valkoista hiekkaa ja palmuja. Raikasta avointa ovea puhaltaa raikas merituuli ja surffailun ääni kuuluu. Juot aromaattista vastajauhettua kahvia, jätät kaksikerroksisen huvilan ovet, pääset autoon kotelossa olevan kasvatushevosen kanssa, käännä avainta ja V8-moottorin jalohuojuntaan … Heräät vihdoin herätyskellon soitosta.
Jälleen salakavala aivot sai meidät uskomaan tapahtuvan todellisuuteen. Mutta miten hän tekee sen? Kuinka onnistutaan saamaan ihmisen makaamaan melkein liikkumattomana vähintään seitsemän tuntia, kun mielenkiintoisimmat lohikäärmeet ovat esillä mielenkiintoisella juonella? Syynä tähän ovat monimutkaisimmat biokemialliset prosessit, joissa ei ole mukana yksi tai kaksi aivojen rakennetta, vaan koko verkko. Kuinka vuorovaikutus ja herätyskyvyn "vaihtaminen" nukkumiseen tapahtuu? Kuinka uni kehittyy ja milloin unet tulevat? Miksi toisinaan herättäessämme herätyskellosta voimme liikkua vuorille ja joskus ärtyneenä valmis tuhoamaan kaiken ympärillä?
Ajan verran läpi
Somnologia - uni, joka tutkii unta - ilmestyi suhteellisen hiljattain, koska ensimmäisen Morpheuksen valtakunnan perustutkimuksen ikä ei ylitä 120 vuotta. Ennen sitä unelle annettiin mystinen merkitys elämän ja kuoleman välisenä rajatilana. Aristoteles sanoi: "Nuku, ilmeisesti, kuuluu luonteeltaan sellaisiin tiloihin, kuten esimerkiksi elämän ja ei-elämän välinen raja, ja nukkuva ihminen ei ole täysin olemassa, ja on olemassa." Antiikin suuri lääkäri Hippokrates uskoi, että uni tapahtuu veren ja lämmön vuotamisen seurauksena päästä kehon sisäisiin alueisiin. Tämä selitys hallitsi eurooppalaisten tutkijoiden mieliä, ja siihen uskottiin lähes kaksi tuhatta vuotta. Yhdessä asiassa Hippokrates oli oikeassa: syitä ihmisen uppoutumiseen unelmamaailmaan oli etsittävä päästä.
Nukkumissäätöverkko toimii liipaisimena ilman väliasentoja. Tämä mekanismi on mahdollista johtuen nukahtamis- ja heräämiskeskittymien lukittuvuudesta. Heti kun toinen osapuolista saa edun, koko järjestelmä menee heti vastakkaiseen tilaan. Oreksiini stimuloi kaikkia herätyskeskuksia, jotta hän ei vaihda edestakaisin joka minuutti, tukahduttamatta unen keskusta. Tämän pienen epätasapainon vuoksi on vaikea vaihtaa vain tarpeeksi, että siirrymme suhteellisen harvoin unesta herättämiseen ja päinvastoin. Siirtymiseen nukkumiseen on välttämätöntä, että viritysjärjestelmä heikentyisi, ja nukkumiskeskuksen aktiivisuus lisääntyi. Tämä hidas prosessi on kaikille tuttu, koska se lisää vähitellen väsymystä.
Ja nyt 2000-luku on tullut. Saksassa professori Strumpelin klinikalle otetaan potilas, joka on menettänyt osittain näkö- ja kuulonvammansa traumaan nähden - kuuro yhdellä korvalla ja sokea toisessa silmässä. Lääkärit huomasivat, että kun molemmat jäljellä olevat "ikkunat maailmaan" suljettiin, potilas nukahti. Kuuluisa fysiologi Pavlov kiinnostui näistä havainnoista ja päätti tehdä samanlaisia kokeita suosikkiaiheissaan - koirissa. Hän totesi, että jos suljet pois aistien jatkuvan impulssivirran aivojen aivokuoreen, silloin nukkuu. Tutkija tutki myös yksitoikkoisten ärsykkeiden vaikutuksia toistamalla toistuvasti valon kosketuksia takakäpälän reiden ihoon. He melkein aina lopettivat eläimet, ja tämä antoi tutkijalle oikeuden uskoa, että uni on ehdollista estämistä, joka levisi laajasti koko aivokuoressa,joka on suunniteltu suojelemaan koiran aivoja mahdollisten ärsytysten liiallisilta toistoilta.
Mainosvideo:
Seuraava askel kohti unen salaisuuksien voittamista oli elektroencefalografia (EEG) -menetelmän syntyminen. Vuonna 1905 saksalainen fysiologi Hans Berger rekisteröi ensimmäistä kertaa sähköpotentiaalin sinusoidiset värähtelyt taajuudella 8-11 Hz rauhallisessa tilassa, jolla on suljetut silmät, mikä on voimakkainta aivojen takarajoilla. Näitä vaihteluita kutsutaan alfa-rytmiksi.
Unen alkamista ja kestoa säätelevät monimutkaiset fysiologiset prosessit, joista pääasiassa on kaksi - homeostaattinen nukkumistarve (ns. Prosessi S, alas nuolet) ja sisäinen kello (prosessi C, kuvassa ylös osoittavat nuolet). Keltainen viiva osoittaa näiden kahden prosessin "summan".
1930-luvulla tilanne tuli hieman selkeämmäksi: tutkijat, leikkaamalla kissan aivovarren keskiaivojen tasolle, aiheuttivat eläimelle kooman - unen kaltaisen tilan. Samanaikaisesti kissan EEG: ssä havaittiin hitaita sähköisiä värähtelyjä, joita myöhemmin kutsuttiin "unisiksi karaiksi" (piirustus muistutti ylösalaisin käännettyä karaa). Kun aivot leikattiin ensimmäisten kohdunkaulaosien tasolla, erottaen selkäytimen aivoista, oli mahdollista saada herättävien aivojen ns. Valmistelu: kissa seurasi silmillään sen edessä liikkuvia esineitä ja EEG osoitti värähtelyjä taajuudella 14-30 Hz (beetarytmi). Kävi selväksi, että eläinten aivoissa on erilaisia rakenteita - jotka vastaavat nukahtamisesta ja vastaavat heräämisestä.
Iloisuuden keskus
1800-luvun lopulla Vladimir Bekhterev ja Santiago Ramon y Cajal kuvasivat kissan aivovarren rakenteita, jotka vastaavat herätyksen tilasta. He näkivät aivokannan keskellä avoimen hermosäteiden tunkeutuneen hermosolujen rypäleen. Mutta miksi tätä muodostumista tarvitaan, italialainen neurotieteilijä Giuseppe Moruzzi ja amerikkalainen neurologi Horace Magun perustivat vasta 2000-luvun jälkipuoliskolla. He kutsuivat tätä rakennetta retikulaariseksi muodostukseksi ("reticula" tarkoittaa latinaksi "verkko"). Aivovarressa sijaitsevat ytimet, jotka keskittävät sinne kaikki aivoihin menevien aistinvastaisten reseptoreiden impulssit. Retikulaarisen muodostumisen neuronien pitkät prosessit (akselit) ovat yhteydessä aivokuoreen ja selkäytimen neuroneihin. Aivokuoren ja selkäytimen hermokuidut menevät myös itse retikulaariseen muodostumiseen,joten muodostuu monimutkainen palautejärjestelmä. Retikulaarisen muodostumisen (retikulaarisen purkautumisen) signaalit laukaisevat herkkyyden mekanismit aivokuoressa, ja aivokuori puolestaan ohjaa verisuonen muodostumisen tilaa.
Arkku nukkua
Vuonna 1990 julkaistiin Awakening -elokuva, joka perustuu kuuluisan psykiatrin Oliver Sachsin samannimiseen kirjaan. Hän puhuu omituisesta 80 vanhusten potilasryhmästä, jotka ovat kärsineet tuntemattomasta taudista, joka muistuttaa autismia tai Parkinsonin tautia yli 40 vuotta. Sachsin potilaat olivat viimeiset selviytyneet salaperäisen epidemian uhrit, joka alkoi yhtäkkiä Euroopassa talvella 1916-1917, levisi sitten ympäri maailmaa ja tappoi viisi miljoonaa ihmistä ensimmäisen maailmansodan jälkeen. Potilaat joutuivat äkilliseen apatiaan ja kärsivät korkeasta kuumeesta, näkövammaisista ja hallusinaatioista. Sitten tauti muuttui krooniseksi muotoksi ja siihen liittyi valtava määrä erilaisia kliinisiä oireita. Mutta kaikilla muodoilla oli yksi yhteinen asia - unihäiriöt. Tämä tosiasia näytti mielenkiintoiselta Wienin neurologille, paroni Konstantin von Economolle. Hän havaitsi, että jotkut potilaat nukkuivat liikaa, viikkoja, kuukausia, herääen vain juoda ja syödä, kun taas toiset menettivät unensa kokonaan. Ruumiinavauksissa tutkija löysi samanlaisen anatomisen kuvan: tietyllä potilaan diencephalon-alueella hermosolujen kuolema oli massiivinen.
Tätä aivojen aluetta kutsutaan hypotalamukseksi, koska se sijaitsee talamuksen alla, aivojen alueella, joka jakaa signaalit aisteista. Jos voisimme työntää etusormen suoraan päähän nenäsillan tasolla, olisimme lepäneet tarkalleen reikään, missä se sijaitsee - "Turkin satula". Hypotalamus on yksi tärkeimmistä keskuksista, jotka hallitsevat autonomista hermostoa ja säätelevät erityisesti kehon lämpötilaa, verenpainetta, ruokahalua, seksuaalista halua ja janoa. Talous, tietysti, ei tiennyt kaikkea tätä. Hän kuitenkin epäili, että on oltava keskus, joka valvoo unta. "Ilmeisesti - päätteli tutkija - nämä solut tekevät jotain, jonka ansiosta me nukaamme."
Nyt Bostonin Harvardin yliopiston Clifford Seiperin tutkimuksen ansiosta tiedettiin, että hypotalamuksessa on todella erityinen alue, joka aktivoituu nukahtaessa - ventrolaterinen preoptinen alue (VLPO). VLPO: n hermosolujen aksonit menevät alueille, jotka tukevat herättämistä. Toisaalta estääksemme meitä nukahtamasta voimakeskuksella on oltava yhteys hypotalamukseen, jotta hermokuidut menevät alhaalta ylöspäin.
Seiper ja hänen kollegansa päättelivät, että hypotalamuksen etuosan solut ovat unen keskuksia, jotka käyttävät aksoneitaan tukahduttaakseen aivorungon herätyskeskukset, mukaan lukien keskiaivo ja pongit. Tämä prosessi johtaa viime kädessä nukahtamiseen. "Ehkä tämä on avain koko mekanismille, joka hypotalamuksen kautta hallitsee unen tilaa ja herättämistä", neurologi kirjoitti. Joten vuonna 2005 ilmestyi nykyaikainen unikäsitys, jonka Siper julkaisi artikkelissaan Nature-lehdessä. Tämän konseptin mukaan koko "nukkumisjärjestelmä" on verkko, joka koostuu useista toisiinsa kytketyistä solmuista, jotka kytkeytyvät erityisellä tavalla tietyissä ajankohtina ja säätelevät nukkumista ja herättämistä.
Aivojen vastakkainasettelu
Ensimmäinen osa yleistä unen herättämistä on estävä järjestelmä. Tämä on VLPO edessä olevassa hypotalamuksessa, josta estoaalto lähetetään herätysjärjestelmään, ja tämä johtaa aivojen siirtymiseen "lepotilaan". Biokemian kannalta järjestelmän pää "jarruneste" on gamma-aminovoihappo (GABA). Vaikuttamalla erityisiin reseptoreihin, se estää neuronien toimintaa. GABA-reseptorit ovat kanava solukalvossa, joita ympäröivät suuret proteiinimolekyylit, jotka voivat muuttaa niiden alueellista rakennetta (suhteellisesti sanottuna "avautuvat" tai "taittuvat"). Kun GABA sitoutuu reseptoreihin, kanavan ontelo kasvaa, enemmän kloori-ioneja kulkee sen läpi, mikä johtaa solukalvon sähkönjohtavuuden vähentymiseen - mikä tekee siitä vähemmän herkän sähköisille vaikutuksille. Ja tämä johtaa impulssiaktiivisuuden tukahduttamiseen - solu "vähentää nopeutta" nopeasta "galoppista" rauhalliseen "askelmaan".
Järjestelmän toinen osa on viritysjärjestelmä, joka perustuu kahdeksan hermosolmuun, jotka muodostavat kaksi yhdensuuntaista kimppua. Niiden kautta heräteaallot johdetaan aivokuoreen. Yksi kimppu alkaa verkkokalvon muodostelmassa (tämä on aivorinta), toinen ns. Sinisessä pisteessä (Locus coeruleus). Tässä olevat solut tuottavat suurimman osan aivojen herättävästä välittäjäaineesta norepinefriinistä. Alue on vastuussa pelon ja paniikin esiintymisestä, samoin kuin suuresta osasta kiihkeyttämme.
On myös muita välittäjäaineita (dopamiini, serotoniini ja muut), mutta ne liittyvät aivojen eri prosesseihin. On kuitenkin toinen erityinen unen välittäjäaine. Sivullinen (lateraalinen) hypotalamus sisältää useita kymmeniä tuhansia hermosoluja, jotka tuottavat erityisen välittäjäaineen, oreksiinin (hypocretin). Biokemikot eristävät tämän aineen vasta vuonna 1998. Jos oreksiinia on liian vähän tai jos aivoista puuttuu vastaavat reseptorimolekyylit, esiintyy harvinainen sairaus - narkolepsia, jolle on ominaista äkillinen uneliaisuus ja nukahtaminen.
Päivä, yö - päivä poissa
Tämä on kuitenkin vain osa unen mekanismeja. Kuten kaikki elävät luonnot, ihmiset elävät omien sisäisten rytmiensä mukaisesti, jotka liittyvät päivä- ja yöjaksoihin. On aika, jolloin henkilöllä on taipumus nukkua, ja on aika aktiiviselle työlle. Keholla on "biologinen kello" - melatonerginen järjestelmä. Tärkeimpiä toimijoita siinä ovat hypotalamuksen suprakiasmaaliset ytimet ja käpyrauhanen (käpylisäke), jotka sijaitsevat aivojen keskialueella.
Kun valo osuu verkkokalvolle, siitä tulee tietoa hypotalamuksen suprakalsmaalisista ytimistä (pienet tunnit) ja pitkän matkan jälkeen se saapuu käpyrauhaan eli ns. Kolmanteen silmään, joka palvelee monia eläimiä, esimerkiksi matelijoita ja lintuja. valotason ilmaisin. Ihmisillä aivojen pallonpuoliskot ovat evoluutioprosessissa lisääntyneet merkittävästi, sulkeen käpyrakon, ja hän on menettänyt yhteyden valoon. Luonnon oli "keksittävä" kaikki tämä monimutkainen ja nykyään olemassa oleva tapa säännellä "unisen" hormonin synteesiä.
Käpyrauhas tuottaa melatoniinia, yön ja pimeyden hormonia. Kun valotasot laskevat illalla, melatoniinia vapautuu, mikä merkitsee solujen loppua päivälle. Sen päätehtävä on estävä vaikutus suprakiasmaattisiin ytimiin, joiden kautta herätysjärjestelmät aktivoituvat.
Tätä prosessia voidaan verrata termostaatin toimintaan, joka ylläpitää tiettyä lämpötilaa jääkaapissa. Mitä kauemmin elämme aktiivista elämää, sitä voimakkaammin unihäiriöt tuntevat halua kääntää kytkin nukkumaan. Mitä kauemmin nukkumme, sitä vähemmän on tarpeita nukkua, niin että jossain vaiheessa herätysjärjestelmä otetaan haltuun ja me heräämme ja tunnemme kuin olisimme nukkuneet. Tätä säätelymallia kutsutaan kaksifaktoriseksi, ja sen kehitti vuonna 1982 Zürichin yliopiston psykofarmakologian ja somnologian laitoksen johtaja Alexander Borbeli. Hänen mukaan nukutustarpeemme tietyssä vaiheessa johtuu kronobiologisten ja homeostaattisten (sisäisen tasapainon ylläpitämisen) tekijöiden vuorovaikutuksesta. Tiedemies kutsui näitä komponentteja prosessiksi S ja prosessiksi C. Prosessi S on nukkumistarpeen homeostaattinen komponentti ja prosessi C on sisäisen kellon vaikutus, jonka päätehtävänä on jättää yö pitkälle nukkumiselle.
"Prosessi S on sitä vastoin kuin tiimalasi", Borbeli sanoo. - Herätyskyvyn aikana hiekka kaadetaan ylhäältä ala-astiaan, kun nukahdellaan kello käännetään. Siksi hyvän lepo-olon kannalta on tärkeätä paitsi se, kuinka paljon aikaa nukkimme peräkkäin, myös se, kuinka paljon aikaa vietimme päivän aikana S-komponentin muodostamiseen. Ja tällä on hyvä käytännöllinen sovellus, joka on monien tiedossa: jos tiedät seuraavassa et pysty nukkumaan tarpeeksi yöllä, voit yrittää nukkua aikaisin edellisen päivän puolivälissä. Ja sitten tunnet olosi paljon paremmaksi.
Ja tämä on vain turhamainen vilkaisu unesta vastuussa olevaan järjestelmään. Kuten Regensburgin somnologi Jürgen Zulli sanoo, "uni ei ole lepo, se on erilainen herätys."
Anna Horuzhaya