Jaké části mozku jsou spojeny se spánkem?

Je jasné, že spánek je pro život živých bytostí velmi důležitý proces, ale... Které oblasti mozku se účastní spánku? Jaké vztahy mezi nimi umožňují vznik každé fáze spánku?

V tomto článku popíšeme, jaký je proces spánku, které fáze jej tvoří a také které oblasti mozek je zapojen, aktivován nebo inhibován v každé fázi, to znamená, které oblasti jsou spojeny s neurální kontrolou spát.

• Související článek: „Části lidského mozku (a funkce)“

Definice a fáze spánku

Spánek je stav způsobený poklesem vědomí, který umožňuje tělu i mozku odpočívat.. Dochází k poklesu mozkové aktivity způsobené únavou. Spánek je základní, životně důležitá potřeba, je nezbytný pro dobré fungování a regulaci různé oblasti zapojené do tohoto procesu tak, aby živá bytost byla v optimálním stavu a mohla zůstat naživu.

V bdělém stavu je elektrická aktivita mozku mimo synchronizaci s rychlými frekvenčními vlnami nazývanými beta vlny. Když je subjekt v klidové situaci, uvolněný, vlny se trochu zpomalí, což dává vzniknout vlnám Alfa.

Během spánku se rozlišují dvě hlavní fáze: NREM neboli spánek s pomalými vlnami a spánek REM, nazývaný také paradoxní spánek, protože vlny opět zvyšují svou frekvenci a generují beta vlny stejným způsobem jako při bdění.

V REM spánku je kromě zvýšení frekvence mozkové aktivity pozorován i nárůst očních pohybů, desynchronizace a pokles svalového tonu.

NREM spánek je nezbytný pro to, aby si mozek odpočinul a zotavil se z bdělé činnosti; na druhou stranu REM spánek bude spojen především s procesy učení, upevňováním informací získaných během dne.

• Mohlo by vás zajímat: "5 fází spánku: od pomalých vln k REM"

Části mozku spojené se spánkem: organické základy aktu spánku

Zpočátku se věřilo, že spánek funguje jako pasivní proces produkovaný smyslovými neshodami, nedostatkem stimulace. To ale dokázal neuropsycholog Giuseppe Moruzzi retikulární formace středního mozku, který se nachází v mozkový kmen, má funkci generování bdělosti; z jeho strany, prodloužená medulla má na starosti inhibici předchozí struktury umožňující odpočinek.

Tímto způsobem byl tento vědec schopen potvrdit, vzhledem k inhibiční funkci prodloužené míchy, že spánek je aktivní proces.

• Související článek: "Spějí všechna zvířata?"

Oblasti mozku zapojené do spánku NREM

Jak jsme již uvedli, v této fázi spánku dochází ke snížení mozkové aktivity, což umožňuje mozku odpočívat a zotavovat se.

Funkce ventrolaterální preoptické oblasti byla zvláště důležitá pro proces spánku, který se nachází v hypotalamu laterální, mozková oblast související hlavně s endokrinní funkcí, s hormony. Při různých pokusech na zvířatech bylo zjištěno, že poranění nebo zničení této oblasti způsobuje celkovou nespavost, potíže se spánkem, naopak její stimulace vyvolává ospalost a ospalost.

Neurotransmiter GABA, posel zapojený do snížené mozkové aktivity, se promítá z ventrolaterální preoptické oblasti do tuberomamilárního jádra, které se také nachází v hypotalamu, dorzálnímu výběžku umístěnému v mozkovém kmeni, k raphe nucleus umístěnému v mozkovém kmeni a odpovědnému za produkci serotoninu a k locus coeruleus, také umístěný v mozkovém kmeni a spojený s produkcí neurotransmiteru norepinefrinu. Tyto projekce způsobit inhibici těchto oblastí.

Jak jsme již uvedli na začátku, ventrolaterální preoptická oblast souvisí se sníženou aktivací, a tedy se spánkem; tato skutečnost je potvrzena inhibiční funkcí, kterou produkuje ve výše uvedených oblastech hypotalamu a mozkového kmene. Bylo také prokázáno, že tyto oblasti budou souviset s aktivací mozku a chování.

Podobně také byla pozorována existence recipročního inhibičního obvodu zvaného "flip-flop oscilátor".v tomto okruhu dochází střídavě k inhibici ventrolaterální preoptické oblasti a oblastí trupu a hypotalamu, které vyčnívají, to znamená, že aktivace jednoho způsobí deaktivaci druhého, takže se nebudou moci ocitnout v práci, což umožní střídání období spánku a bdění.

Na druhou stranu bylo zjištěno, že tento obvod ne vždy funguje dobře a může dojít k nerovnováze a dekompenzaci vedoucí k poruchám spánku a bdění, jako je narkolepsie, kataplexie (dochází ke ztrátě svalového tonusu), spánková paralýza a hypnagogické halucinace.

Podobně bylo prokázáno, že hypokretinergní neurony laterálního hypotalamu (tj. neurony, které vylučují hypokretin) jsou zodpovědné za regulaci a stabilizaci střídavý obvod spánku a bdění, klopný oscilátor, který způsobuje, že zůstává zapnutý, a tak umožňuje jedinci nebo zvířeti zůstat v bdělém nebo bdělém stavu.

Stejně tak to bylo také vidět působení adenosinu, látka, která se objevuje po kortikální aktivitě na bazálním předním mozku (souvisí hlavně s funkcemi kognitivní funkce, jako je pozornost a učení), způsobuje jejich inhibici nebo deaktivaci, čímž umožňuje vznik spát.

Na druhé straně může adenosin také působit deaktivací hypokretinergních neuronů laterálního hypotalamu, spojených s bdělým stavem, jak jsme viděli.

• Mohlo by vás zajímat: „Části nervového systému: anatomické struktury a funkce“

Oblasti mozku zapojené do REM spánku

Jak jsme již zmínili v prvních částech, aktivita neboli mozkové vlny během REM spánku jsou podobné těm v bdělosti, vykazující vysokou elektrickou frekvenci pozorovanou technikou elektroencefalogramu.

Charakteristickým a výrazným znakem REM fáze je výskyt PGO (protuberance-geniculate-occipitálních) vln, které signalizují, že se jedinec nachází v REM. Vlny PGO jsou velké a krátké elektrické vlny, které začínají v ponsu, jdou do laterálních geniculate jader a později do týlní lalok, konkrétně do primární zrakové kůry.

Oblastí s největší účastí v REM půdě je dorzolaterální protuberance, který je tvořen cholinergními neurony, producenty neurotransmiteru acetylcholinu. Tato oblast je inhibována jádry raphe a locus coeruleus, zmíněnými výše, prostřednictvím projekce norepinefrin, respektive serotonin a tím umožnění a dostavení se NREM spánku nebo stavu bdění.

Podobně bylo pozorováno, že peribrachiální oblast nacházející se v ponsu, která je tvořena pedunkulopontinním a laterodorzálním tegmentálním jádrem, spolu s horním intermediárním retikulárním jádrem jsou tvořeny cholinergními neurony produkujícími acetylcholin, který, jak jsme již řekli, jednou z jejich funkcí je řídit REM spánek.

A) Ano, v závislosti na oblasti, kam cholinergní neurony vyčnívají, dají vzniknout nebo umožňují různé funkce REM fáze: Projekce do thalamu (jedna z hlavních oblastí přenosu informací v mozku) a do bazálního předního mozku umožňují kortikální aktivace a desynchronizace a spojení s laterálním geniculárním jádrem umožňují nebo s tím souvisí PGO.

Také se o tom uvažovalo výběžky do tekta středního mozku, umístěné v mozkovém kmeni, řídí rychlé pohyby očía spojení s laterální preoptickou oblastí by mohlo souviset s erekcí penisu během spánku.

Konečně, spojení s neurony magnocelulárního jádra prodloužené míchy, které se také nachází v mozkovém kmeni, mu umožňují inhibovat motorické neurony míchy, čímž vzniká svalová atonie, ztráta svalového tonu, typická pro REM spánek.

• Související článek: „Tipy, jak se dobře vyspat a překonat nespavost“

Oblasti zapojené do aktivace mozku

Je také zajímavé vědět, které oblasti mozku souvisí s aktivací nebo vzrušením, protože budou důležité a budou se podílet na nervové kontrole spánku.

Hlavní oblastí zapojenou do mozkové aktivity je systém vzestupného retikulárního aktivátoru, také známý jako SARA. To je tvořeno neurony v horní části mozkového kmene, hypotalamu a bazálního předního mozku. Tyto dráhy spojují thalamus a mozkovou kůru, což jim umožňuje vysílat a správně reagovat na senzorické vstupy.

Pokud dojde ke zranění nebo poškození tohoto systému, dojde ke změně a snížení vědomí. Tímto způsobem optimální fungování SARA povede ke správnému stavu bdělosti, který neumožňuje stavy relaxace nebo spánku.