Kateri deli možganov so povezani s spanjem?

Jasno je, da je spanje zelo pomemben proces za življenje živih bitij, vendar... Katera področja možganov so vključena v dejanje spanja? Kakšna razmerja med njima omogočajo pojav vsake faze spanja?

V tem članku bomo opisali, kakšen je proces spanja, katere faze ga sestavljajo ter katere regije možgani so vključeni, aktivirani ali inhibirani v vsaki fazi, torej katera področja so povezana z nevronskim nadzorom spati.

• Povezani članek: "Deli človeških možganov (in funkcije)"

Opredelitev in faze spanja

Spanje je stanje, ki ga povzroči zmanjšanje zavesti, ki telesu in možganom omogoča počitek.. Zaradi utrujenosti se možganska aktivnost zmanjša. Spanje je osnovna, vitalna potreba, ki je bistvenega pomena za dobro delovanje in uravnavanje v ta proces sodelujejo različne regije, tako da je živo bitje v optimalnem stanju in lahko ostani živ.

V budnem stanju električna aktivnost možganov ni usklajena s hitrimi frekvenčnimi valovi, imenovanimi beta valovi. Ko je subjekt v mirovanju, sproščen, postanejo valovi nekoliko počasnejši, kar povzroči alfa valove.

Med spanjem ločimo dve glavni fazi: NREM ali počasen spanec in REM spanje, imenovano tudi paradoksno spanje, ker valovi znova povečajo svojo frekvenco in generirajo beta valove na enak način kot v budnem stanju.

V REM spanju poleg povečanja frekvence možganske aktivnosti opazimo tudi povečanje gibov oči, desinhronizacije in zmanjšanje mišičnega tonusa.

NREM spanec je potreben, da se možgani spočijo in si opomorejo od budne aktivnosti; po drugi strani pa bo REM spanje povezan predvsem z učnimi procesi, ki utrjujejo informacije, pridobljene čez dan.

• Morda vas zanima: "5 faz spanja: od počasnih valov do REM"

Deli možganov, povezani s spanjem: organske osnove spanja

Sprva so verjeli, da spanje deluje kot pasiven proces, ki ga povzročajo senzorična nesoglasja, pomanjkanje stimulacije. Toda nevropsiholog Giuseppe Moruzzi je to dokazal retikularna formacija srednji možgani, ki se nahajajo v možgansko deblo, ima funkcijo ustvarjanja budnosti; s njegove strani, podolgovata medula zadolžen je za zaviranje prejšnje strukture, ki omogoča počitek.

Na ta način je ta znanstvenik lahko glede na zaviralno funkcijo podolgovate medule potrdil, da spanje je aktiven proces.

• Povezani članek: "Ali vse živali spijo?"

Področja možganov, ki sodelujejo pri spanju NREM

Kot smo že poudarili, v tej fazi spanja pride do zmanjšanja možganske aktivnosti, kar možganom omogoča počitek in okrevanje.

Funkcija ventrolateralnega preoptičnega območja je bila še posebej pomembna za proces spanja, ki se nahaja v hipotalamus stranska, možganska regija, povezana predvsem z endokrino funkcijo, s hormoni. V različnih poskusih z živalmi je bilo ugotovljeno, da poškodba ali uničenje tega predela povzroči popolno nespečnost, težave s spanjem, nasprotno, njeno stimulacijo povzroči zaspanost in zaspanost.

Nevrotransmiter GABA, sel, ki sodeluje pri zmanjšani možganski aktivnosti, se projicira iz ventrolateralnega preoptičnega območja v tuberomamilarno jedro, ki se nahaja tudi v hipotalamus, dorzalno izboklino, ki se nahaja v možganskem deblu, jedro raphe, ki se nahaja v možganskem deblu in je odgovorno za proizvodnjo serotonina, in na locus coeruleus, ki se nahaja tudi v možganskem deblu in je povezan s proizvodnjo nevrotransmiterja noradrenalina. Te projekcije povzročajo inhibicijo teh območij.

Kot smo poudarili na začetku, je ventrolateralno preoptično območje povezano z zmanjšano aktivacijo in s tem s spanjem; to dejstvo ponovno potrjuje zaviralna funkcija, ki jo proizvaja v prej omenjenih predelih hipotalamusa in možganskega debla. Dokazano je tudi, da bi bile te regije povezane z možgansko in vedenjsko aktivacijo.

Podobno tudi Opažen je bil obstoj vzajemnega zaviralnega vezja, imenovanega "flip-flop oscilator"., v tem krogu prihaja do izmenično inhibicije ventrolateralnega preoptičnega območja ter regij trupa in hipotalamusa, ki štrlijo, to pomeni, da aktiviranje enega bo povzročilo deaktivacijo drugega, na ta način se ne bodo mogli znajti v službi, kar omogoča izmenična obdobja spanja in bdenje.

Po drugi strani pa je bilo opaženo, da to vezje ne deluje vedno dobro in lahko pride do neravnovesja in dekompenzacije, ki vodijo do motenj spanja in budnosti, kot je narkolepsija, katapleksijo (izguba mišičnega tonusa), paralizo spanja in hipnagogične halucinacije.

Podobno je bilo dokazano, da so hipokretinergični nevroni lateralnega hipotalamusa (to je nevroni, ki izločajo hipokretin) odgovorni za uravnavanje in stabilizacijo izmenično vezje spanje-budnost, oscilator flip-flop, ki povzroči, da ostane vklopljen in tako posamezniku ali živali omogoči, da ostanejo v budnem ali budnem stanju.

Prav tako se je tudi to videlo delovanje adenozina, snov, ki se pojavi po kortikalni aktivnosti, na bazalnem prednjem možganu (predvsem povezana s funkcijami kognitivne funkcije, kot sta pozornost in učenje), povzroči zaviranje ali deaktivacijo tega, kar omogoča pojav spati.

Po drugi strani pa lahko adenozin deluje tudi tako, da deaktivira hipokretinergične nevrone lateralnega hipotalamusa, ki so povezani z budnim stanjem, kot smo videli.

• Morda vas zanima: "Deli živčnega sistema: anatomske strukture in funkcije"

Področja možganov, ki sodelujejo pri REM spanju

Kot smo že omenili v prvih razdelkih, so aktivnost ali možganski valovi med REM spanjem podobni tistim v budnosti, ki prikazuje visoko električno frekvenco, opaženo s tehniko elektroencefalograma.

Značilen in značilen znak REM faze je pojav PGO (protuberance-geniculate-okcipitalnih) valov, ki s tem signalizirajo, da je posameznik v REM. PGO valovi so veliki in kratki električni valovi, ki se začnejo v mostu, gredo v stranska koljenasta jedra in kasneje v okcipitalni reženj, natančneje na primarni vidni korteks.

Območje z največjo vključenostjo v tla REM je dorsolateralna izboklina, ki ga sestavljajo holinergični nevroni, proizvajalci nevrotransmiterja acetilholina. To regijo zavirata jedra raphe in locus coeruleus, omenjena zgoraj, s projekcijo norepinefrin oziroma serotonin in tako omogoča in pojavlja NREM spanje ali stanje bdenje.

Podobno je bilo opaženo, da peribrahialno območje, ki se nahaja v mostu, ki ga sestavljata pedunculopontinsko in laterodorzalno tegmentalno jedro, skupaj z zgornjim vmesnim retikularnim jedrom jih tvorijo holinergični nevroni, ki proizvajajo acetilholin, za katerega je, kot smo rekli, ena od njihovih nalog nadzorovati REM spanje.

A) Da, odvisno od regije, kjer projicirajo holinergični nevroni, bodo povzročili ali omogočili različne funkcije faze REM: Projekcije na talamus (eno od glavnih območij za prenos informacij v možganih) in na bazalni prednji možgani omogočajo kortikalna aktivacija in desinhronizacija ter povezave z lateralnim genikulativnim jedrom omogočajo ali so povezane z PGO.

Upoštevalo se je tudi, da projekcije na tektum srednjih možganov, ki se nahaja v možganskem deblu, nadzorujejo hitro gibanje oči, povezava s stranskim preoptičnim območjem pa bi lahko bila povezana z erekcijo penisa med spanjem.

Nazadnje, povezave z nevroni magnoceličnega jedra podolgovate medule, ki se nahaja tudi v možganskem deblu, mu omogočajo, da zavira motorični nevroni hrbtenjače, kar povzroči mišično atonijo, izgubo mišičnega tonusa, značilno za REM spanje.

• Povezani članek: "Nasveti za dober spanec in premagovanje nespečnosti"

Področja, ki sodelujejo pri aktivaciji možganov

Zanimivo je tudi vedeti, katera področja možganov so povezana z aktivacijo ali vzburjenjem, saj bodo pomembna in bodo sodelovala pri nevronskem nadzoru spanja.

Glavna regija, ki sodeluje pri možganski aktivnosti, je naraščajoči retikularni aktivatorski sistem, znana tudi kot SARA. Sestavljajo ga nevroni v zgornjem delu možganskega debla, hipotalamusu in bazalnem prednjem možganu. Te poti povezujejo talamus in možgansko skorjo, kar jim omogoča, da prenašajo in se pravilno odzivajo na senzorične vnose.

Če pride do poškodbe ali poškodbe tega sistema, bo prišlo do spremembe in zmanjšane zavesti. Na ta način bo optimalno delovanje SARA povzročilo pravilno stanje budnosti, ki ne bo dopuščalo stanj sproščenosti ali spanja.