-ћетки

knjazna ќтцы и дети анекдот анекдоты благотворительность болею больница бубен буги варган видео главное горловое пение город городецкое гульбище гор€т торф€нники гроза дача дед мороз дети детские воспоминани€ дождь друзь€ дым еда забавно закат здоровье зима игумо измайлово измайловский парк интернет канна книги коты крысы левретка лес лето лиру лирушники лишний вес любовь мама мило мистика можжевельник москва москва в дыму мужчины музыка мультфильмы мысли настроение небо новый год осень отношени€ отпуск планетозависимость погода подруги праздник проблемы прогулка путешестви€ работа ремонт ретро рок-н-ролл самораскопки свинг семинар семь€ скрытое неблагополучие служба отстрела идиотов снег сны собаки состо€ние души стрижка сын танцы тишь травма тусовки устиново ученическое фото фотографии котов фотографии €блок хеллоуин хороводы цветы цветы на балконе шаманы щастье €довитое €рмарка лиру

 -ѕоиск по дневнику

ѕоиск сообщений в яблоко_≈вы

 -ѕодписка по e-mail

 

 -—татистика

—татистика LiveInternet.ru: показано количество хитов и посетителей
—оздан: 07.07.2005
«аписей:
 омментариев:
Ќаписано: 15516

¬исцеральна€ теори€ сна.

¬оскресенье, 11 ћа€ 2014 г. 16:12 + в цитатник
÷итата сообщени€ Dagich ќсновной парадокс состо€ни€ сна и его экспериментальное разрешение

ќсновной парадокс состо€ни€ сна и его экспериментальное разрешение

»ван ѕигарЄв
»ван ѕигарЄв

—тенограмма и видеозапись публичной лекции доктора биологических наук, главного научного сотрудника Ћаборатории передачи информации в сенсорных системах »ѕѕ» –јЌ »вана ѕигарЄва. Ћекци€ состо€лась 27 феврал€ 2014 года в рамках цикла «ѕубличные лекции «ѕолит.ру» при поддержке фонда «ƒинасти€» и »ѕѕ» –јЌ. 





“екст лекции

я, прежде всего, хочу поблагодарить за приглашение выступить с лекцией, потому что € очень люблю это дело, особенно, когда у мен€ в душе есть некотора€ уверенность, что те знани€, которые € вам сегодн€ сообщу, могут быть очень полезны дл€ вашего здоровь€. Ќо € должен сразу огорчить, наверное, очень многих, кто пришел на эту лекцию, что как раз о снах в смысле как о сновидени€х, ради чего, наверное, больша€ часть слушателей здесь собралась, € как раз говорить ничего и не буду. ѕотому что состо€ние сна и сновидени€ это вещи совершенно разные, и если первое, действительно, чрезвычайно интересно, то второе, с моей точки зрени€, ничего интересного не представл€ет. ќткуда они берутс€, € вам расскажу и, надеюсь, что покажу, в чем тут фокус, и почему это, на самом деле, ничего интересного собой не представл€ет.

“еперь будем переходить потихоньку ко сну. ¬ чем € вижу сложность? я представл€ю, что, наверное, в этой аудитории собираютс€ люди самых разных специальностей, и не знающие, наверное, ни физиологии, ни медицины, и поэтому могут возникнуть, € так думаю, ситуации, когда € вдруг произнесу какое-нибудь слово, и будет непон€тно, что это такое. ¬от € прошу или уважаемого ведущего, €-то вообще готов предложить это делать любому, спрашивать «что это значит», и мен€ прерывать в любом месте дл€ того, чтобы максимально пон€тно было то, о чем € буду говорить.

я буду старатьс€ максимально избегать того, чтобы € говорил что-нибудь, что будет непон€тно. » поэтому давайте подведем некоторое основание, некоторую базу. „то такое состо€ние сна? ќно, с одной стороны, замечательно тем, что все знают, что это такое, и более или менее каждый здоровый человек один раз, а то и два раза в сутки, в этом состо€нии находитс€. “аким образом, прошло уже сколько лет от сотворени€ мира, и каждый день каждый человек впадает в это состо€ние.

Ёто состо€ние, прежде всего, характеризуетс€ тем, что почему-то у нас ухудшаетс€ получение сигналов из внешнего мира. ¬ы знаете, что глубоко сп€щий человек не слышит звуков, и если он сильно хочет спать, то даже очень сильные звуки его не буд€т. Ћюди не воспринимают зрительные сигналы, поступающие в глаз. —п€щие, во-первых, закрывают глаза, чтобы отсечь вход зрительных сигналов из окружающего мира в мозг. Ќо, кроме этого, создан дополнительный механизм у нас в мозге, который во врем€ сна блокирует проведение оставшихс€ импульсов, идущих от глаза в мозг человека.

“акже очень сильно повышаютс€ пороги воспри€ти€ сигналов, например, тактильных, и нужно очень сильно потр€сти человека дл€ того, чтобы он проснулс€. Ёто всем хорошо известно. » вот така€ картина приводила к представлению, что мозг сп€щего существа, сп€щего организма, находитс€ в такой ситуации, которую научно или очень наукообразно называли сенсорной депривацией, то есть ситуацией, когда никакие сигналы из внешнего мира не поступают в мозг, и мозг €вл€етс€ изолированным от внешнего мира.

¬се всегда задумывались, а что это за такое удивительное состо€ние? ƒо первой половины XX века объ€снение было простое: сон – это, скорее всего, просто отдых мозга. ѕоработаем сильно физически, вроде мышцам надо отдохнуть, мозг поработал сильно в течение дн€, и мозгу надо отдохнуть. Ќу и было все хорошо и пон€тно, никто особенно и не задумывалс€ над этой проблемой. ѕон€тна€ вещь, – периодически мозгу надо отдохнуть, надо поспать.

» только в 1930-е годы двадцатого века была разработана техника, позвол€юща€ регистрировать суммарную электрическую активность больших участков мозга или от его поверхности, или от поверхности головы, а также электрические сигналы, генерируемые отдельными нейронами мозга. — применением этой техники было сделано совершенно удивительное наблюдение, которое опровергло все ожидани€ и представлени€.

ќказалось, что мозг во врем€ сна не только не отдыхает, а наоборот, все его нейроны работают, как правило, даже более интенсивно, чем во врем€ бодрствовани€. » вот тут возникла эта сама€ перва€ и удивительна€ загадка сна. Ёта загадка сна дл€ многих ученых существует и до насто€щего времени. ≈сли вы приедете на современный конгресс по изучению сна, то с большой веро€тностью встретите девиз "Mystery of sleep" или что-нибудь похожее на это, потому что в мире исследователей сна общепризнанно, что назначение сна остаетс€ одной из величайших тайн и загадок природы.

ќно, конечно, может быть и так. Ќо на самом деле, ученые, занимающиес€ сном, говор€ такую вещь, несколько лукав€т, потому что очень хорошо известно и очень давно, зачем нам нужен сон. ћы к этому со временем перейдем. я покажу только, чтобы было повеселее, картинку, показывающую, как выгл€дит эта всем известна€ электроэнцефалограмма (ЁЁ√), то есть сигнал, регистрируемый от поверхности мозга, и как он мен€етс€ при переходе от бодрствовани€ ко сну.

 ак такую картинку получают? ѕр€мо на поверхность мозга через маленькие дырочки, которые сверл€тс€ в черепе (поскольку € физиолог, € работаю с животными), € ставлю электроды. ќ технике эксперимента € расскажу чуть позже. Ёлектроды став€тс€ пр€мо на поверхность коры мозга, и оттуда регистрируетс€ замечательна€ электрическа€ активность. » вот уже √анс Ѕергер, который в свое врем€ открыл, что можно регистрировать электрическую активность от поверхности мозга (ЁЁ√), обнаружил такую интересную вещь: по мере того, как начинает развиватьс€ сон, низкоамплитудна€ и высокочастотна€ электрическа€ активность мозга начинает мен€тьс€ и по€вл€ютс€ низкочастотные и высокоамплитудные волны так называемого медленного сна.

¬ерхн€€ запись на этом рисунке очень сжата€, на этой записи помещаетс€ п€ть минут. ¬ начале животное находитс€ в состо€нии бодрствовани€, а со временем развиваетс€ сон. ≈сли мы возьмем кусочек этой записи, и начнем его раст€гивать до двух минут, одной минуты или до дес€ти секунд, то вы увидите знаменитые медленные волны сна, которые дали название фазе медленно-волнового или медленного сна, как € его потом буду называть. Ёти волны замечательно регистрируютс€ у мышей, крыс, кошек, обезь€н, людей, и выгл€д€т более или менее одинаково. ¬ какого звер€ вы не поместите электроды, будет довольно похожа€ картина.

 артина ЁЁ√ дает возможность узнать, когда у нас животное находитс€ в состо€нии бодрствовани€, а когда засыпает. Ќадо сказать, что такое €ркое различие состо€ни€ бодрствовани€ и состо€ни€ сна по ЁЁ√, было еще одним сильным аргументом в пользу того, что в состо€нии сна и в состо€нии бодрствовани€ мозг находитс€ в принципиально разных ситуаци€х. ѕолагали что задачи, которые мозг решает в бодрости и во сне, принципиально отличаютс€, потому что даже электрическа€ картина становитс€ такой удивительно различной.

Ќо насколько этот вывод был обоснован, можно было усомнитьс€.  ак картинка, которую € вам здесь показываю, получаетс€? „еловеку накладывают электрод, он спит на удобном м€гком матрасе, в комнате свет выключен, тихо, у испытуемого развиваетс€ полноценный активный сон. ѕотом он пробуждаетс€, но продолжает лежать все в той же кровати, в окружении бедной зрительной обстановки, ничего не двигаетс€, серое тусклое освещение, приглушенный звук, потому что камера обычно бывает звуконепроницаемой, тихой, чтобы никто ему не мешал спать. “аким образом, человек оказываетс€ в ситуации чрезвычайно пассивного бодрствовани€.

¬от мы и подумали, что изменени€ в картине ЁЁ√ при пробуждении могли быть потому, что у нас сначала было состо€ние активного сна, а потом оно сменилось состо€нием исключительно пассивного бодрствовани€.

ћожно было предположить, что если животное или человека поместить в естественную среду, наполнить его зрительный и слуховой мир сигналами, поступающими через разные органы чувств, и заставить его двигатьс€, чтобы его мышцы тоже работали, и еще, чтобы все эти сигналы начали поступать к нему ритмично, с такой же ритмикой, с какой у него идут медленные волны в состо€нии сна, то, может быть, ЁЁ√ в бодрости у нас станет такой же волнообразной, как во сне.

»звестные различи€ картины ЁЁ√ в бодрствовании и во сне, возможно, были св€заны не с тем, что мозг находитс€ в двух принципиально разных ситуаци€х, а  с тем, что просто сигналы, поступающие в кору мозга в состо€нии бодрствовани€ и состо€нии сна, очень разные. ј если мы в состо€нии бодрости подадим в мозг такой же поток сигналов, как и во сне, то мы получим такую же картину. » это, действительно, оказалось так. “ут € вам покажу интересную картинку. Ёто ЁЁ√ кролика.

Ќа верхней записи вначале кролик спит, а потом он проснулс€, и амплитуда волн упала. ј тут он оп€ть заснул, и волны по€вились вновь. ј вот на нижней записи кролик все врем€ находитс€ в состо€нии чрезвычайно активного бодрствовани€. » на фоне этого активного бодрствовани€ мы подаем зрительную стимул€цию не€ркими вспышками света на глаз в ритме обычной сонной активности. » вы видите, что никто здесь не сможет различить, чем эта картина отличаетс€ от представленной на верхней записи. ƒействительно, ЁЁ√, если мы создадим определенный поток сигналов, идущих в мозг, примет ту форму, которую имеют вход€щие сигналы.

“аким образом, можно было усомнитьс€, что состо€ни€ мозга во сне и в бодрости чем-то принципиально отличаютс€. —корее можно было предположить, что оно ничем принципиально не отличаетс€, кроме как потоком входных сигналов.

Ёто хорошо. Ёто был важный шаг, но теперь нам надо было подумать, а что это мог быть за источник таких синхронных периодических сигналов, которые поступают в кору мозга у млекопитающих и птиц во врем€ сна. „то у них такого общего в состо€нии сна. » вот на этом вопросе € на врем€ оставлю область электрофизиологии и перейду к описанию обещанных экспериментов, которые показали, и довольно давно, а, собственно, зачем же существует сон?

 ак можно было поставить эти эксперименты? ƒл€ этого не нужно было иметь никакой ЁЁ√, никаких энцефалографов и усилителей. ћожно было сделать очень простой опыт. Ќадо было лишить животное сна на прот€жении какого-то срока и посмотреть, что с ним станет. „то может быть проще этого? ћы сразу узнаем, зачем нам нужен сон.

ѕервый такой эксперимент был поставлен ћарией ћанасеиной, в –оссии, еще в конце XIX века. ќна не давала спать щенкам, и описала, что через несколько дней такой процедуры, котора€ называетс€ процедурой депривации сна, все щенки погибали. ¬ то врем€ эта работа не вызвала абсолютно никакого резонанса. Ёту работу недавно нашел ¬ладимир ћатвеевич  овальзон – наш патриарх исследовани€ сна. Ѕлагодар€ ему мы теперь знаем, что, первые такие эксперименты были сделаны так давно.

Ќадо сказать, что на этом дело не кончилось. ¬ 1930-е годы в Ћенинграде в »нституте физиологии, в лаборатории академика  .ћ. Ѕыкова снова были проведены подобные эксперименты. ќни тоже не знали про ћанасеину, естественно. Ќо это уже был совершенно другой уровень физиологии, физиологических знаний. ќни не давали спать уже взрослым собакам. Ѕыло использовано шесть собак, и большое число опытных экспериментаторов с медицинским образованием, смен€€ друг друга, посто€нно наблюдали за этими собаками, не давали им спать, использу€ так называемые методы м€гкой депривации сна. “о есть с собаками играли, гул€ли, не давали им никак заснуть, но не примен€ли при этом никаких непри€тных или болевых стимул€ций.

ќни уже регистрировали многие, так называемые, висцеральные параметры, это пульс, кров€ное давление, температуру тела, кожно-гальваническую реакцию, у них уже был довольно большой арсенал измер€емых параметров. » как опытные врачи, когда они понимали, что еще один час, и собака погибнет, они эксперимент прекращали и давали собаке заснуть.

—обаки выдерживали это п€ть - шесть суток, после6 чего наступал момент, когда становилось очевидно, что собака погибает. “огда собаке давали заснуть, она спала обычно часов дес€ть - двенадцать непрерывно, потом вскакивала и была абсолютно здорова€, бодра€ и весела€ собака. » оп€ть никто не обратил внимани€ на эти работы, благополучно про них забыли. » оп€ть, совершенно случайно, мы с женой, готов€ очередной обзор по проблемам депривации сна в старых журналах того года нашли эту публикацию.

ѕерва€ работа, котора€ была сделана и обратила на себ€ внимание, была сделана в јмерике в лаборатории јллана –ехтшаффена (Allan Rechtschaffen) на крысах. ” него была придумана исключительно остроумна€ конструкци€, действительно, котора€ снимала очень много возражений.  ак правило, к экспериментам с лишением сна бывают придирки, что тут проблема не в том, что вы лишаете животное сна, а то, что вы создаете ситуацию стресса. » что это все последстви€ стресса, а не депривации сна. –ехтшаффен сумел обойти это возражение, € не буду сейчас вам рассказывать, как это было сделано. Ёто довольно частный момент, но на крысах в исключительно аккуратных услови€х эксперимента он провел ту же самую работу. ѕоскольку крысы это не собаки, это животное недорогое, он доводил этот эксперимент до конца, когда крыса действительно погибала.  ак это делалось?

ќн регистрировал ЁЁ√ у крыс, которые посто€нно жили на диске над водой.  омпьютер следил за ЁЁ√.  огда в ЁЁ√ по€вл€лись признаки засыпани€, диск начинали вращатьс€. ≈сли крыса пробуждалась и ЁЁ√ превращалась в ЁЁ√ бодрствовани€, то вращение прекращали. ≈сли крыса не просыпалась, то вращение продолжалось, и крыса вскоре съезжала в воду. ќна из воды вылезала оп€ть на диск, поскольку крысы очень не люб€т купатьс€, но потом долго не могла заснуть. Ёто был абсолютно автоматический эксперимент. ¬се под компьютерным контролем.

» вот, наступал очень интересный момент.  рыса была жива, вдруг у нее становилась плоска€ ЁЁ√, все волны исчезали, и это был уже момент невозврата. ≈сли тут остановить эксперимент, и дать крысе заснуть, она не отходила. ќна все равно безвозвратно погибала. –ехтшаффен имел большую лабораторию, это были уже 1990-е годы, а не 30-е. » они, естественно, этих погибших крыс потом начинали вскрывать и вы€сн€ть, в чем дело и что произошло. ј что произошло? ѕо описанию, примерно через сутки лишени€ сна, животные начинали есть большое количество пищи, но с большой скоростью тер€ли вес. Ќа коже по€вл€лись €звы, вылезал мех.  огда делали вскрытие, оказывалось, что весь желудочно-кишечный тракт как одна сплошна€ €зва, там €звы желудка, €звы кишечника.

Ѕолее тщательные исследовани€ последних лет показали, что все это, скорее всего, было результатом отключени€ иммунной системы, котора€ тоже, вдобавок ко всему, при этом выходила из стро€. Ќо что было самое удивительное и дл€ экспериментаторов, и дл€ всех тех, кто читал эти работы, что был у крысы единственный орган, который практически не страдал от депривации сна. Ёто был мозг! ≈сли все до этого думали, что сон - это, прежде всего, состо€ние, нужное дл€ поддержани€ работы мозга, то эти эксперименты показали, что это, скорее всего, не так. „то мозг ухитр€етс€ сохранить свою работоспособность и целостность, независимо ни от каких состо€ний. ∆ивотное погибает, но мозг при этом еще сохран€етс€ целым.

Ќу и вот теперь давайте попробуем свести воедино те две истории, которые € вам сегодн€ рассказал. ѕервое, возникла гипотеза, что, во-первых, кора мозга и во сне, и в бодрствовании, возможно, занимаетс€ одними и теми же операци€ми. “о есть кора мозга - это не специализированный компьютер, как мы сейчас хотели бы сказать, а это есть некоторый универсальный компьютер, который делает некие операции с входной информацией, независимо от того, что туда идет. ќна, может быть, и не знает, что за сорт информации туда подаетс€. ќна делает с ней какую-то операцию, и тому, кто ей отправил задачу,  выдает ответ. ј кто же посылает задачу во сне?

“ут, собственно, и будет самое интересное. ’арактер ЁЁ√, которые мы пишем, вот эти волны, которые мы регистрируем, только отражают характер входных сигналов, идущих в кору. ≈сли они ритмичные, если они синхронизированные, то мы видим волны, если они не ритмичные и несинхронизированные, не видим волны. » тогда у нас возникает вопрос: вот мы знаем результаты экспериментов по депривации сна, животные погибли не из-за того, что у них плохой мозг, а €вно от каких-то существенных висцеральных расстройств.

—лово «висцеральный» – св€занный с нашими потрохами. Viscera (лат.) – внутренности, все, что у нас в животе лежит, желудок, кишечник. —лово «висцеральный», которое € буду употребл€ть в будущем, включает все, что определ€ет жизнеспособность нашего тела. Ќе мыслительную нашу функцию, а именно сохранение нашего тела как некий живой организм. » вот тут возникла у нас проста€, даже € бы сказал, примитивна€ и естественна€ иде€.

„то происходит? ћозг наш как некий универсальный компьютер во врем€ бодрствовани€ обеспечивает нашу жизнь во внешней среде. ќн получает сигналы из внешнего мира чрез глаза, уши, тело, тактильную рецепцию и т.д., дл€ того, чтобы обеспечить наше активное поведение в окружающей среде. Ќо у нас есть другой мир, у нас есть внутренний мир, мир наших внутренних органов, который тоже безумно сложный, но в отличие от внешнего мира, мир наших внутренних органов не представлен в наших ощущени€х. Ёто вопрос уже не ко мне, а скорее к конструктору нашего тела, но так было сделано, что наши внутренние органы не представлены в наших ощущени€х.

ћы не чувствуем наших кишок, наших почек. Ћюбого человека спросите, что у него внутри, он ничего вам не скажет, пока не прочтет книжку по анатомии. Ќо этот мир есть, он безумно сложен.  огда физиологи его изучают, становитс€ пон€тно, насколько он сложен.

„тобы не быть совсем уж голословным, € приведу такой простой пример: все мы хорошо знаем, насколько важно дл€ нас зрение. “ак вот зрительную информацию мы получаем через рецепторы, расположенные в сетчатке глаза – палочки и колбочки. Ёто все знают еще из школьных курсов анатомии. ¬ глазах человека их пор€дка полутора миллионов. —игналы от палочек и колбочек передаютс€ в мозг дл€ анализа. ¬ результате этого анализа мы видим. ћы можем оценивать рассто€ни€, узнавать лица и организовывать наше обычное, нормальное, зрительное поведение.

“ак вот, оказалось, что только в стенках желудочно-кишечного тракта расположено столько же рецепторов, сколько в обоих сетчатках наших глаз. Ёти рецепторы передают сигналы о температуре, химическом составе перевариваемой пищи, о механических изменени€х там, и, видимо, о многом-многом другом, о чем мы даже догадыватьс€ не можем, потому что это не дано нам в ощущени€х. «рением мы можем посмотреть, тактильно мы можем пощупать, а что идет оттуда, мы не знаем. ¬ мире нашего сознани€ не представлен наш висцеральный мир. Ќо поток информации, идущий оттуда, огромен, он соизмерим с потоком зрительным.

» мы предложили очень простую гипотезу. —он – это то врем€, когда наш мозг переключаетс€ на анализ сигналов, приход€щих от внутренних органов. ≈сли там столько сенсоров, то не зр€ же они там расположены. ≈сли они там есть, значит, они работают. Ћюба€ биологическа€ система устроена так: кто не работает, того нужно съесть. » если кака€-то клеточка почему-то не работает, ее тут же съедают специальные другие клеточки, которые на это и сделаны, чтобы никаких бездельников в этом сообществе биологического тела не оставалось. ј они все не съедены, значит, они действительно, реально работают. ≈сли они работают, значит, эту информацию должен кто-то анализировать.

ќказалась к этому времени удивительна€ картина: во всей нашей огромной коре мозга нет представительства внутренних органов, они там не представлены. —овершенно нелепа€ картина!   ак можно себе такое представить? » тогда, замечательно, все сходитс€ одно с другим.  ора мозга у нас в бодрствовании занимаетс€ сигналами из внешнего мира, во врем€ сна занимаетс€ сигналами из нашего внутреннего мира, от наших внутренних органов. ¬от, вроде, получаетс€ гипотеза, котора€ позвол€ет все объ€снить, св€зать одно с другим.

Ќадо сказать, что гипотеза, эта была довольно фантастической. Ќикто из физиологов представить себе такое и поверить в это не  мог.  огда мы с этой гипотезой выступили, это не укладывалось ни в какие рамки классической физиологии того времени, ¬се считали, что кора мозга это специализированные зоны – зрительна€, слухова€, соматосенсорна€. ” всех в сознании кора представл€лась как процессор специализированный. ќбычна€ реакци€ была: «ƒа что вы мне рассказываете! «рительна€ кора сделана дл€ того, чтобы анализировать, ориентацию линий, глубину, цвет и т.д., а вы со своими кишками какими-то, кому вообще нужны эти кишки?»

ѕрелесть этой гипотезы была в том, что она допускала довольно простую экспериментальную проверку. » как раз этой экспериментальной проверкой мы и зан€лись.  ћы и сами понимали, что выгл€дит-то все довольно красиво, но неправдоподобно. ј проверку, оказалось, сделать довольно просто.

я не объ€снил, что это за красива€ кошечка здесь сидит на слайде. Ёто наша основна€ экспериментальна€ парадигма. ∆ивотные у нас всегда абсолютно нормальные, живые, здоровые, целые. я подчеркиваю еще, что € абсолютно не допускаю такой процедуры с домашними животными как кастраци€. я считаю, что если хоз€ин готов пойти на такое, он должен сначала сделать это с собой, а потом уже со своей кошечкой. ѕоэтому все кошки, которые у мен€ работают, это всегда некастрированные, нормальные кошки.

¬тора€ мо€ задача, чтобы, конечно, ей никогда не было больно, чтобы все было дл€ нее комфортно.  ошки у мен€ живут по много лет, и, когда они кончают эту серию экспериментов, то с них все снимаетс€, зашиваетс€, и они уезжают ко мне на дачу. » там они доживают свою жизнь. Ќо это случаетс€ не часто, потому что кошки работают очень подолгу, и они люб€т лабораторию. ” моих кошек есть клетка, но это их дом родной, а когда € прихожу, то открываю клетку.  ошка ходит, где пожелает.  ќбычно она спит у мен€ на столе перед компьютером.

„то тут сделано? Ќа голове кошки установлена рамка, поставленна€ на ее череп. ¬ черепе нет болевой чувствительности. „ереп – это кость, в которой нет никаких чувствительных сенсоров. ѕоэтому на череп можно поставить рамку, котора€ позвол€ет зажать голову в станок, и при этом кошка ничего не чувствует.  роме того, ей не нужно поддерживать голову мышцами шеи. ќна быстро понимает прелесть этого положени€, и соображает, что это лучшее место дл€ сна, потому что не надо напр€гать шею. —ел, тебе застегнули голову и все, можно расслабитьс€ и спать. ¬се кошки в таких услови€х быстро начинают прекрасно спать.

ћетод был у нас первоначально разработан дл€ экспериментов по зрению, которым мы в то врем€ занимались. ћы регистрировали активность нейронов зрительной коры. «рительна€ кора была прекрасна тем, что она была наиболее изученной зоной коры мозга, и всем всегда было прекрасно известно, что все нейроны в зрительной коре в состо€нии бодрствовани€, естественно, реагируют на зрительную стимул€цию, и только на зрительную. » это сама€-сама€ что ни на есть специализированна€ зона мозга, котора€ вот така€ стопроцентно зрительна€. » мы решили, что нашу идею надо провер€ть, прежде всего, на зрительной коре. ≈сли окажетс€, что тут нейроны во врем€ сна начинают реагировать не на зрение, а на кишки, это будет довольно убедительна€ картинка.

ћы в период бодрствовани€ регистрировали активность нейронов. Ёто уже не суммарна€ ЁЁ√. “ут используетс€ тонкий микро-электрод.  ончик у него один-два микрона, он погружаетс€ внутрь коры мозга, подходит близко к одиночной нервной клетке в мозге, и регистрирует его электрические импульсы.

Ќервные клетки, как они устроены, что это за штука? я не буду, конечно, рассказывать детали. Ќервные клетки общаютс€ друг с другом с помощью электрических импульсов, практически как наши компьютеры. ” них есть вход, у них есть выход. Ќа вход к ним поступают сигналы от других, соседних нейронов, выход у нейрона обычно один. ¬ыходное волокно может идти в самых разных направлени€х до какого-то другого нейрона, в другую часть мозга или в другой части тела.

Ёти волокна могут быть очень длинные. ¬езде и всюду по ним идут просто электрические импульсы. ¬ы ставите р€дом электрод, и вы можете регистрировать эти электрические импульсы. “ак вы можете решить, в какой ситуации этот нейрон активируетс€, то есть, за что он отвечает, и в чем его смысл жизни. ≈сли нейрон начинает реагировать на вашу стимул€цию, значит, нейрон в данный момент анализирует приход€щие сигналы, которые вы ему даете.

¬ерхн€€ картинка здесь, это така€ запись. ј вот где красна€ стрелочка, € в это врем€ перед мордой кошки вожу рукой. ¬ы видите, нейроны зрительной коры очень бурно реагируют на это дело. “ут они молчали, а тут они все вспыхнули, их довольно много, разных, но все они вспыхнули и дружно ответили, что они действительно вид€т мою руку. Ёто самое примитивное дело, конечно, в насто€щих экспериментах мы водим не руку, задачи посложнее даютс€. Ќо самое простое увидеть, что он зрительный, это вот так подвигать рукой перед мордой.

 огда мы получили такой зрительный ответ, мы оставили электрод в этом же самом месте, и дали кошке заснуть. » вот когда кошка заснула, мы током простимулировали кишечник. ѕредварительно кошке были имплантированы электроды в стенку кишечника, и когда кошка спала, на кишечник был дан импульс тока. “акой слабенький, что он ее не разбудил. ј потом оказалось даже, что когда начинаешь ей стимулировать кишечник, она начинает спать еще глубже, что вообще говор€, исход€ из этой теории, можно было ожидать. “ак вот, мы в момент, отмеченный красной полоской, простимулировали ей кишечник. » вы видите, что ответ нейронов в зрительной коре оказалс€ даже еще мощнее, чем на зрительную стимул€цию.

¬от эта картинка уже более наукообразна€. ¬ сущности, то же самое. “ут уже одиночный нейрон зрительной коры и нет  зрительной стимул€ции. «десь мы только смотрим ответы этого нейрона на стимул€цию током кишечника. ¬от эта красна€ лини€, это момент стимул€ции, кажда€ точечка на строчках - это по€вление одиночного импульса. ¬от это идет фонова€ активность нейрона, тут мы провели электрическую стимул€цию, через некоторый, так называемый, латентный период, видите, точек стало больше, то есть нейрон среагировал на эту стимул€цию.

«десь было дев€ть таких стимул€ций проведено, когда мы все это сложили, получили вот такую гистограмму, видно, что на эту стимул€цию во врем€ сна этот нейрон дал такой хороший ответ. ј вот теперь мы кошку разбудили, и в состо€нии бодрствовани€ дали ту же самую стимул€цию на кишечник. » вы видите, что ответы этого нейрона на стимул€цию кишечника тут же исчезают, и тот же самый нейрон переключаетс€ на зрительную функцию. «рительные ответы на этом рисунке € не показываю.

Ёто то же самое, но сделано не на зрительной коре, а на соматосенсорной, но результат был такой же.

ќбезь€ны.  ошки от человека все-таки далеко. ћожно было легко сказать: «Ќу ладно, у кошки может быть и так. ј уж у человека точно не так». ќбезь€нка все-таки более похожа на человека, и с ней можно было сделать примерно то же самое. “олько здесь уже не одиночный нейрон, а другой вариант эксперимента. ћожно поставить электрод, и регистрировать суммарный ответ многих нейронов.  аждый нейрон в тот момент, когда он генерирует импульс тока, генерирует еще медленные отклонени€ потенциала. ≈сли их суммировать с некоей зоны мозга, то можно увидеть суммарную активность большого количества нейронов в этой части мозга. Ёто, так называемые, вызванные потенциалы мозга.

Ќа рисунке представлены результаты двух экспериментов. ƒвум обезь€нам во врем€ сна стимулировали  кишечник. ћы видим большую волну. ќна отражает активацию нейронов в этой зоне мозга. “еперь мы будим обезь€ну, такой же стимул даем. ¬ы видите, никакой волны тут нет. “аким образом, в экспериментах на обезь€нах получилось в точности то же самое, что и на кошках.

ћы начали рассказывать об этих результатах, они вызвали, конечно, злобное возмущение окружающих физиологов, потому что это не лезло ни в какие ворота, и, естественно, люди старались придумать хоть какое-то объ€снение, почему это не имеет смысла и почему это все полна€ ерунда. ѕервое возражение было в том, что «вы стимулируете кишечник током, это же не специфическое €вление, вы делаете что-то искусственное, и то, что вы видите, тоже совершенно искусственные ответы». ¬озражение очень странное, особенно тем, кто был знаком с историей физиологии, поскольку больша€ часть информации о нервной системе получена именно методом электростимул€ции. Ќо это ладно, это уже на совести этих товарищей можно оставить.

я сам всегда тоже не был большим любителем электростимул€ции, мне казалось интереснее все-таки все смотреть в натуральных услови€х. » стремление наше было, конечно же, начать регистрировать насто€щую, натуральную активность внутренних органов зверушки, например, кишечника или желудка, и эту естественную активность сопоставл€ть с активностью нейронов разных отделов коры мозга. “ут нам на помощь пришел ¬италий јркадьевич Ѕагаев, к сожалению, ныне покойный.

ќн тогда руководил лабораторией кортико-висцеральных отношений в »нституте ‘изиологии им. »ван ѕигарев ѕавлова, большой специалист, хирург, который замечательно оперировал животных. ƒл€ мен€ всегда была проблема, голову-то € умею оперировать, а вот полостные операции € до этого никогда не делал, и дл€ мен€ забратьс€ в желудок или в кишечник казалось как раз чем-то довольно сложным. ќн приехал в ћоскву и наших кошек прооперировал, и поставил им электроды в стенки кишечника и желудка, и мы получили возможность регистрировать уже натуральную миоэлектрическую активность этих органов и сопоставл€ть ее с активностью нейронов коры мозга.. “еперь не было никакой искусственной стимул€ции.

¬от один из таких экспериментов. Ёти большие всплески - так называема€, голодна€ активность желудка.  огда у вас в животе бурчит, это оно! ≈сли у кошки через два часа после кормежки из желудка вс€ пища переходит в кишечник, желудок начинает периодически с ритмом где-то в минуту-полторы мощно сокращатьс€. » когда эти мощные сокращени€ происход€т, регистрируетс€ така€ вот миоэлектрическа€ активность.

ј вот это не совсем привычна€ запись. Ёто та же ЁЁ√ коры мозга, но представленна€ здесь как спектрограмма. я не буду вдаватьс€ в методические тонкости получени€ этой картинки, это не так важно. ¬ажно то, что, гл€нув на эту картинку, вы сразу видите, что по€вление этих всплесков активности в желудке совпадает с по€влением вертикальных синих линий в спектрограмме. ј эти синие линии отражают моменты, когда в ЁЁ√ сп€щей кошки вдруг на короткий момент прекращаютс€ медленные волны. »дут, идут, потом бывает короткий период, когда их нет, одну-две секунды. ѕотом они оп€ть продолжаютс€.

ѕоведенчески сон при этом не прерываетс€. ѕороги воспри€ти€ остаютс€ такими же высокими, как и в насто€щем глубоком сне. Ёти €влени€ известны всем, кто когда-либо писал ЁЁ√ сна. » стало пон€тно, что, оказываетс€, эти периоды короткой, так называемой, десинхронизации ЁЁ√ во врем€ сна, просто св€заны с периодами сокращени€ желудка во врем€ сна.

ƒругой вариант опыта мы совсем быстро проскочим.  я хочу просто показать вам, между прочим, что надо очень серьезно относитьс€ к своим внутренност€м, и что это не така€ проста€ штука. я вам показывал вначале, как выгл€дит ЁЁ√ мозга. ј это – электрическа€ активность, зафиксированна€ у стенки двенадцатиперстной кишки. ћне кажетс€, она ничуть не проще, чем картинка, которую мы регистрируем от поверхности мозга. “ут тоже видно, что она имеет очень широкий спектр, - это спектрограмма этой активности показана на нижней записи.

ѕочему € это показываю? —ледующий наш эксперимент был такой: мы старались посмотреть, а есть ли в коре мозга нейроны, которые во врем€ сна начнут реагировать в ритме перистальтики кишечника. ” кишечника довольно часта€ перистальтика и можно набрать большой материал, и маленькие сигналы таким образом вытаскивать из шума. Ќо прелесть активности двенадцатиперстной кишки в том, что у нее не совсем одинаковый ритм, у нее есть очень простые гладенькие волны, а бывает, что у них по€вл€ютс€ мощные электрические импульсы.  огда у них по€вл€ютс€ мощные электрические импульсы, там происход€т особо сильные сокращени€ стенки кишечника.

ћы регистрировали эту активность, и параллельно мы регистрировали активность нейронов разных отделов зрительной коры, и в затылке, и в лобной зрительной зоне, и в теменной зрительной зоне. » вот оказалось, что примерно треть из всех нейронов, которые мы зарегистрировали во врем€ медленного сна, устанавливают хорошую коррел€цию с вот этой ритмикой двенадцатиперстной кишки. Ќо оказалось даже больше того, они не просто устанавливают эту коррел€цию, но среди них есть избирательные нейроны, одни из них устанавливают св€зь вот с этими колебани€ми, с, так называемыми, спайк-потенциалами, а другие – с теми волнами, которые их не имеют. ¬идно уже, что нейроны там умеют проводить какой-то, непон€тный нам, хитроумный анализ.

≈ще один вариант такого же эксперимента. “ак выгл€дит кусок нормального дневного сна кошки. ѕериоды высокоамплитудных волн – это медленно-волновой сон. ј это периоды пробуждени€ или быстрой фазы сна. ј вот здесь, в другой день, мы кошке через фистулу в желудок ввели лекарство «Ћоперамид», это известное кишечное средство, во многих лекарствах оно есть, оно сильно мен€ет всасывание через разные каналы. ¬идно, как введение «Ћоперамида» существенно изменило картину ЁЁ√ кошки во врем€ сна. Ёто нормальный сон, а это сон после введени€ «Ћоперамида». ѕолностью рассыпалась вс€ картина электрической активности мозга, уже стало непон€тно, что это – быстрый сон или медленный сон.

Ќо конечно не только желудочно-кишечный тракт представлен в коре мозга во врем€ сна. Ќа следующем слайде показан ритм дыхани€, локальна€ ЁЁ√ первичной зрительной коры, и нейроны в первичной зрительной коре во врем€ сна. ¬ы видите, как замечательно эти нейроны следуют за ритмом дыхани€, это бывает не часто, таких нейронов мы видели немного. Ќедавно коллега из одного американского университета мне написал, что в соматосенсорной коре обезь€ны, котора€ у него была, под наркозом вдруг обнаружилось, что нейрон начал разр€жатьс€ в ритме дыхани€.

ќказалось, что не только дыхание, но и активность сердца отражаетс€ в корковой ЁЁ√ во врем€ сна. ¬ызванные ответы на сердечные сокращени€ тоже по€вл€ютс€ как раз в периоды высокоамплитудного медленного сна.

Ќаверное, нужно что-то сказать и про быстрый сон потому что, наверное, многие из вас в каких-то журнальных стать€х слышали байку, что именно быстрый сон - это то состо€ние мозга, когда мы видим сновидени€. Ќу вот, во-первых, хочу вам сказать, что от этого утверждени€ уже практически все ученые отказались. Ѕыло сделано большое количество экспериментов, которые показали, что сновидени€ могут быть и в фазу медленного сна, и в фазу быстрого сна. я вам сейчас дальше предложу механизм по€влени€ сновидений, будет пон€тно, скорее всего, что тут фаза сна роли не играет.

ј что же тогда этот быстрый сон? ќтветом на этот вопрос мы пока серьезно не занимались. Ѕыстрый сон отличаетс€ от медленного сна только тем, что там нет этих больших медленных волн. ј если мы посмотрим на наши внутренние органы, то увидим, что есть внутренние органы, которые имеют €вно выраженную ритмическую активность, вроде желудочно-кишечного тракта (∆ “), дыхани€, сердца. ј есть органы, которые не имеют ритмической активности, – печень, почки, репродуктивна€ система, сосудиста€ система, лимфатическа€ система. “ам нет столь очевидной ритмики.

“ак вот, скорее всего, просто-напросто, мозг проводит во врем€ одного цикла сна некоторое поочередное сканирование всех частей нашего тела.  огда он сканирует те части тела, которые имеют ритмическую активность, мы видим волны ЁЁ√.

 огда мы приходим к органам, которые не имеют ритмической активности, она становитс€ така€ неритмическа€, мы ее называем «быстрым сном».

ћы уже подходим к концу лекции. “еперь € хочу показать простую схему, показывающую, как нам сейчас представл€етс€, организацию информационных потоков в мозге при переходе от бодрствовани€ ко сну.

Ћева€ половина – это то, что происходит в состо€нии бодрствовани€. ¬о врем€ бодрствовани€ сигналы из окружающей среды через, так называемые, экстеро-рецепторы (это все сенсоры, получающие сигналы из внешнего мира) попадают в кору мозга. ѕо дороге они проход€т через некоторое устройство, которое можно назвать «вентильное устройство» или «блокирующее устройство».

—мысл его состоит в том, что входы от рецепторов никогда не идут пр€мо в кору, это медицинский факт. ќни проход€т через специальную промежуточную структуру, котора€ называетс€ «таламус». » там происходит переключение сигналов с одного нейрона на другой нейрон, и вот там, где происходит это переключение, можно сигнал передать, а можно сигнал не передать.

» вот дл€ этого существует вот такое устройство, которое может по некоторому внешнему сигналу открыть проведение или закрыть проведение. Ёто таламический уровень. ¬о врем€ бодрствовани€ эти сигналы пропускаютс€ в кору мозга дл€ анализа, тут они анализируютс€ и выдаютс€ результат.  уда? ¬ыдаетс€ в два блока, один блок св€зан с нашим сознанием, ощущением и нашим воспри€тием, и ощущением себ€ во внешнем мире. ¬торой блок св€зан с обеспечением поведени€ и двигательной активности.

“ут возможно возникновение недоумени€. ¬се со школы знают, что с сознанием, с пам€тью, со всеми сложными высшими когнитивными функци€ми св€зана кора. я тут хочу сказать, что именно работа со сном став€т под сомнение это общепризнанное заключение.

ћы прекрасно знаем, что во врем€ сна сознание выключено. Ќейроны в коре мозга во врем€ сна так же активны, как во врем€ бодрости. ≈сли бы сознание было св€зано с активностью нейронов коры, то, видимо, оно должно было быть активно и во врем€ сна. Ќикакой разницы в активности нейронов в коре мозга во сне и в бодрости нет, как € вам пыталс€ показать до этого. «начит, надо предположить и заключить, что или сознание не св€зано с нейронной активностью, или нейроны, св€занные с сознанием, локализованы не в коре.

— этой логикой были поставлены специальные эксперименты. ќдна американска€ команда занималась визуализацией интенсивности нейронной активности в мозге с помощью магнитно-резонансной томографии (ћ–“) или позитронной томографии ќни смотрели, какие отделы мозга в каких ситуаци€х работают. » у них была та же сама€ логика «Ѕудем искать отделы сознани€. ћы знаем, что сознание во врем€ сна не работает, вот посмотрим, где же те зоны мозга, которые не работают во врем€ сна, а работают только в бодрости». ќни сделали эти эксперименты, сразу же увидели, что кора не подходит, кора работает одинаково хорошо. ј нашлись специальные структуры, которые называютс€ «базальные ганглии», нейроны в которых именно так себ€ и ведут. ќни активны в бодрости и молчат во сне.

ѕараллельные независимо от них мы ставили такие же электрофизиологические эксперименты, и тоже показали, что действительно, нейроны базальных ганглиев, которые получают все входы от коры, во врем€ бодрствовани€ активны. Ќо эта активность прекращаетс€ во врем€ сна. ќчень хорошо все сходитс€ к тому, что если сознание у нас в мозге где-то локализованное, то это уже не кора, а вот эти структуры базальных ганглиев. ѕочему не соединить блоки сознани€ и поведение в один? ≈сть эксперименты, свидетельствующие, что это разные отделы мозга, которые могут работать независимо один от другого. ≈сли у вас хватит терпени€, € вам могу и об этом рассказать.

—ейчас мы перейдем к другому. ≈сть еще наш внутренний мир. я имею ввиду внутренние органы, которые через интерорецепторы передают сигналы в нервную систему, котора€ называетс€ автономна€ нервна€ система. ƒействительно, это признанный медицинский термин, потому что все считали, что да, она автономна€, не имеет св€зи с головой, с корой мозга, и занимаетс€ внутренними маркерами. ќна маленька€, нейронов там не так много. —овершенно пон€тно, что такой гигантский поток информации, который идет от внутренних органов, это бедна€ автономна€ нервна€ система перелопатить не в состо€нии. Ќо она в состо€нии поддерживать работоспособность внутренних органов в течение небольшого времени.

ƒругой минус этой автономной нервной системы состоит в том, что она знает только то, что делаетс€ в том органе, за который ее кусочек ответственен. ¬от есть у нее ганглий, который сидит в желудке. ќн знает все про это место желудка, но совершенно не знает то, что происходит в почках, в печени или в других част€х. ј вот такого места, которое бы собрало сведени€ о всех наших внутренних органах и начало их координировать, в автономной нервной системе нет, и она, бедна€, поэтому такие сложные задачи решать не может.

ѕродолжение ==>



 

ƒобавить комментарий:
“екст комментари€: смайлики

ѕроверка орфографии: (найти ошибки)

ѕрикрепить картинку:

 ѕереводить URL в ссылку
 ѕодписатьс€ на комментарии
 ѕодписать картинку