Циркадианные ритмы (цикл сон-бодрствование) - кратко

У человека цикл сон-бодрствование занимает примерно сутки, что и подразумевает термин «циркадианный» (от лат. circa -около, кругом и dies - день, т.е. в течение суток). Супрахиазматическое ядро гипоталамуса работает как центральные внутренние часы и управляется генетически запрограммированной автономной обратной связью. Известны 20 генов и их продуктов, участвующих в этом процессе. Факторы транскрипции (CLOCK, BMAL1) активируют транскрипцию гена perl (=period) при помощи положительной обратной связи, и мРНК этого гена переносится из ядра в цитоплазму.

В цитоплазме с мРНК происходит трансляция белка PER1, который встраивается вместе с другими белками в мультипротеиновый комплекс. Когда его количество достигает критической концентрации, он транспортируется обратно в ядро, где ингибирует собственный фактор транскрипции (отрицательная обратная связь). Синтез PER1 уменьшается, поэтому факторы транскрипции становятся более активными и начинается новый цикл. Клетки практически всех органов экспрессируют гены времени, и их белки синтезируются в циркадианном ритме, а супрахиазматическое ядро выполняет центральную координационную функцию. Если в результате болезни это ядро перестает функционировать, внутренние часы десинхронизируются.

К внешним временным индикаторам, которые синхронизируются с внутренними часами, относятся свет и социальные контакты. Если внешние индикаторы отсутствуют, циркадианный ритм сохраняется, но длится более 24 ч, а начало цикла с каждым днем запаздывает. Аксоны светочувствительных ганглиозных клеток сетчатки, содержащие меланопсин, идут прямо к супрахиазматическому ядру (ретиногипоталамическая связь), и это увязывает циркадианные ритмы с освещенностью внешней среды. Проекции от сетчатки к эпифизу оказывают влияние на образование в нем мелатонина.

Не только сон и бодрствование, но и многие другие функции организма, в том числе сердечно-сосудистая и дыхательная системы, а также секреция гормонов, количество митозов, ВЧД и внимание, следуют циркадианным ритмам (хронобиология). Проявления циркадианных ритмов важны для организации рабочего места и другой деятельности.

Некоторые заболевания связаны с определенным временем суток (хронопатология). Это, например, некоторые виды эпилептических судорог, астма, кластерная головная боль, гастроэзофагеальный рефлюкс, инфаркт миокарда, желудочковая тахикардия.

Циркадианные ритмы (цикл сон-бодрствование)

а) Стадии сна. В периоде сна выделяют две стадии: с быстрыми движениями глаз (БДГ, в английском варианте - REM, или rapid eye movements) и без быстрых движений глаз (ББДГ, non-REM). Полиграфическая регистрация (ЭЭГ, ЭОГ, ЭМГ) позволяет различить эти два типа сна и используется для подразделения сна ББДГ на четыре стадии. Последние две из этих четырех стадий соответствуют глубокому сну. Нормальный сон осуществляется циклически. Каждый цикл продолжается 90-120 мин; четыре или пять циклов приходятся на ночной сон, длительность которого составляет примерно 8 ч.

Циклы регулируются гипоталамическими REM-on нейронами, запускающими стадию сна ББДГ, и активацией и дезактивацией систем нейронов, запускающих и выключающих стадию сна с БДГ (REM-on и REM-off нейроны) и расположенных в стволе мозга. Возможные последствия нарушений сна и его отсутствия представлены в таблице ниже.

Циркадианные ритмы (цикл сон-бодрствование)

б) Профиль сна. Ритм сон-бодрствование изменяется с возрастом. Новорожденные дети спят 16-18 ч в сутки с нерегулярными интервалами. Когда ребенок достигает возраста 1 года, паттерн сна стабилизируется: теперь это 12 ч сна и 12 ч бодрствования. Взрослые спят ночью по 4-10 ч. Средняя продолжительность сна составляет примерно 8 ч. По мере старения у людей возникает тенденция спать днем; дневной сон становится более продолжительным и более частым, ночной сон - менее глубоким. Возрастные особенности сна следующие: у новорожденных сон с БДГ составляет 50%, у взрослых - только 18%. После 50 лет 3-я и 4-я стадии занимают только 5% продолжительности сна.

Паттерны сон-бодрствование (сомнотипы) у людей различны. Есть утренний тип («жаворонки») и ночной тип («совы»). Время вечернего отхода ко сну отличается у этих типов на 2 ч и более.

- Читать "Сознание (морфология, признаки) - кратко"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 6.3.2020

Ваши замечания и вопросы: