?

Log in

No account? Create an account
сны о чем-то большем - Kat — ЖЖ [entries|archive|friends|userinfo]
_catta_

[ userinfo | livejournal userinfo ]
[ archive | journal archive ]

сны о чем-то большем [сент. 16, 2012|10:20 pm]
_catta_
Существует очень привлекательная теория, объясняющая зачем нужен сон: для закрепления памятного следа путем «проигрывания» новообразовавшихся за день связей в коре и гиппокампе. Эта гипотеза объясняет также и сны, как результат одновременного вопроизведения разных памятных следов. Эта идея многим нравится, потому что нас всех чертовски интересуют сны (правда, только свои) и мы весьма дорожим своей памятью как основой личности.

Проблема в том, что приняв консолидацию памяти в качестве основного назначения сна, нам также придется признать, что опоссум, который спит 19 часов в сутки, имеет очень бурную жизнь и ему, в отличие от нас, есть что помнить. Или наоборот, у него большие трудности с запоминанием и ему нужно на это дело много времени. Но тогда сразу оказывается, что по скорости запоминания нам не сравниться с ослами. Ослы спят 3 часа.

Хорошая теория должна объяснять максимально возможное количество известных фактов. Пробежимся по фактам.

Достоверно известно, что спят все млекопитающие и птицы. Близкий к нашему сон также обнаруживается у высокоразвитых рептилий. А вот дальше начинаются трудности. Дело в том, что мы умеем достоверно определять сон только когда можем регистрировать энцефалограмму (ЭЭГ - суммарную электрическую активность мозга). Кроме того, полезно также иметь окулограмму (запись движений глаз), миограмму (активность мышц) и кардиограмму. Есть два принципиально разных компонента сна: медленноволновой и парадоксальный. Медленноволновой сон характеризуется высокоамплитудными колебаниями ЭЭГ с частотой – 0.5 – 4 Гц. В это время мышцы расслаблены, но их тонус сохраняется. Глаза либо неподвижны, либо очень медленно дрейфуют. Сердечный ритм падает. Во время парадоксального сна картина резко меняется: в ЭЭГ высокочастотная низкоамплитудная активность, мышцы фактически парализованы (атония мышц), а глаза совершают резкие очень быстрые скачки с нехарактерными для бодрости размахом и скоростью. Часто наблюдается аритмия – нерегулярность сердечной деятельности. Чередование медленноволнового и парадоксального сна есть у всех плацентарных млекопитающих.

Медленные ритмы во сне генерируются между таламусом и корой, так что у животных не имеющих коры их будет сложновато найти. Не говоря уже о тех, у кого нет не только коры, но и таламуса. Поэтому применительно к таким животным мы можем говорить только о сноподобных состояниях, в которых поведенчески мы наблюдаем все то же самое, что у животных с «настоящим» сном:
- циклическое чередование состояний активности и покоя с характерными временами,
- меньшая способность отвечать на стимул в состоянии покоя (например, негромкий, но неожиданный звук в бодрости привлекает внимание и вызывает ориентировочную реакцию, а во сне - нет),
- увеличение длительности состояния покоя, если состояние активности искусственно продлено,
- продление периодов бодрости и покоя как реакция на стимуляторы и успокоительные (например, даже дрозофилы от кофеина бодрятся),
и т.д. В таком виде сон наблюдается почти у всех животных, от рыб до червей. При этом довольно сомнительно, что необходимость в запоминании и система хранения памятного следа у человека и нематоды одинаковы.

Очевидный способ проверить, зачем нужен какой-то процесс – посмотреть, что случается в его отсутствие. Самый удачный метод депривации сна придумал Rechtschaffen, это метод «диск над водой»: две крысы живут на диске, расположенном над емкостью с водой, емкость разделена вертикальной перегородкой, немного не доходящей до поверхности диска; обеим крысам имплантированы электроды, с которых регистрируется ЭЭГ; одну из крыс лишают сна с помошью программы, анализирующей ЭЭГ, программа запускает медленное вращение диска каждый раз, когда на ЭЭГ регистрируется сон, при этом крыса вынуждена проснуться и начать передвигаться, иначе перегородка сбросит ее в воду; вторая крыса является контролем, т.к. движение диска в основном с ее сном не совпадает. В этой установке проводилось множество экспериментов с полной депривацией сна, я здесь приведу обобщенную картину.

Полная депривация сна неизбежно вызывает гибель животных через 2-3 недели. При депривации сна крысы теряют вес на фоне увеличивающегося потребления пищи. У них появляются изъязвления на коже и выпадает шерсть. Температура тела сперва повышается, затем начинает падать. Энергетический обмен становится крайне неэффективен (потеря тепла и массы тела на фоне увеличения притока калорий). У крыс разлаживается терморегуляция, они явно начинают мерзнуть, и в режиме свободного выбора температуры окружающей среды они доводят температуру клетки до 37 градусов, хотя без депривации сна их комфортный уровень около 26 градусов. Иногда у депривированных крыс возникает заражение крови, предположительно из-за ухудшения барьерных свойств желудочно-кишечного тракта. Однако, антибиотики не предотвращают смерть крыс от депривации сна. Причина смерти крыс остается неясной. Возможно, она просто не одна, слишком много систем портится одновременно.

К удивлению исследователей, мозг крыс оказался практически неповрежден депривацией сна. Влияние депривации сна на мозг узучали несколькими методами: проводилась оценка уровня фрагментации ДНК в результате возможного окислительного стресса (TUNEL technique), специальная окраска срезов мозга красителями, чувствительными к деградации нейронов (Fluoro-Jade), оценка экспрессии генов ответа на стресс и генов, связанных с апоптозом (программируемой смертью клеток). Никаких отличий от контроля у депривированных крыс не было обнаружено. То есть, если при депривации сна что в организме и оказывается более-менее неповрежденным, то это мозги.

На людях проводились эксперименты с частичной депривацией сна. При четырехчасовом сне в течении 6 дней у людей возникают расстройства энергетического обмена, особенно утилизации глюкозы. Анализ влияния на организм человека привычного снижения количества сна на больших выборках выявил, что систематическое ограничение сна до 6 часов в сутки ведет к ожирению (вероятно, вследствие гиперкомпенсации ухудшения обмена веществ увеличением количества съедаемой пищи), проблемам с пищеварительным трактом и сердечно-сосудистой системой (а вовсе не к ранней деменции). У людей, вынужденных постоянно менять ритм сна и бодрствования (например, у работающих сутки-через-двое) возникаю язвенные колиты и другие нарушения работы кишечника.

Разумеется, при депривации сна страдает и память. Но с такими основными эффектами депривации как-то странно считать, что основная функция сна – укрепление памяти. В конце концов, сон много чего улучшает. Например, после сна пропадает краснота глаз, но никто почему-то не говорит, что сон нужен для ликвидации красноглазости. Кроме того, консолидация памяти прекрасно происходит и безо всякого сна: если выучить стишок с утра, вам не нужно спать, чтобы вспомнить его вечером. Сон явно нужен для ликвидации каких-то метаболических проблем, но мы пока не знаем ни каких именно проблем, не как происходит их ликвидация.

Таким образом, в пространстве гипотез у нас остается только две опции:
1. мухи отдельно, котлеты отдельно: у тела во время бодрствования накапливаются метаболические проблемы, которые надо решать, тело их решает, а мозг «в свободное время» занят чем-то своим, например, реогранизацией памяти;
2. котлеты привлекают мух: мозг периодически переходит в принципиально другой режим активности неспроста, в это время он занят решением метаболических проблем всего тела.

Вариант «котлеты привлекаются мухами», как мне кажется, рассматривать смысла нет.


P.S. Юношам (и девушкам), обдумывающим житье: если вам было бы интересно заниматься изучением сна, я могу вас пристроить в одну хорошую лабораторию в Москве. То есть, вы мне напишете личное сообщение, и я вам устрою собеседование. Сгодится биолог, физик или медик, можно на курсовую, диплом или диссер.
______________________________________________

Rechtschaffen, A, and Bergmann, BM,
Sleep Deprivation in the Rat: An Update of the 1989 Paper.
SLEEP, 2002

Cirelli C, Shaw PJ, Rechtschaffen A, Tononi G.
No evidence of brain cell degeneration after long-term sleep deprivation in rats.
Brain Res. 1999

Keefer L, Stepanski EJ, Ranjbaran Z, Benson LM, Keshavarzian A
An initial report of sleep disturbance in inactive inflammatory bowel disease.
J. Clin. Sleep Med., 2006

Knutson KL, Turek FW, 2006. The U-shaped association between sleep and health: the 2 peaks do not mean the same thing. Sleep, 29, 881–889.

Levy P, Tamisier R, Arnaud C, Monneret D, Baguet JP, Stanke-Labesque F, Dematteis M, Godin-Ribuot D, Ribuot C, Pepin JL.
Sleep deprivation, sleep apnea and cardiovascular diseases.
Biosci (Elite Ed). 2012

William C. Orr
Esophageal function during sleep: Another danger in the night.
Sleep Medicine, 2007

Francesco P. Cappuccio, Daniel Cooper, Lanfranco D’Elia, Pasquale Strazzullo, and Michelle A. Miller
Sleep duration predicts cardiovascular outcomes: a systematic review and meta-analysis of prospective studies
European Heart Journal, 2011

Ji D & Wilson MA
Coordinated memory replay in the visual cortex and hippocampus during sleep
Nature Neuroscience, 2007

Raizen DM, Zimmerman JE, Maycock MH , Ta UD, You Y, Sundaram MV & Pack AI
Lethargus is a Caenorhabditis elegans sleep-like state.
Nature, 2008.
linkОтветить

Comments:
Страница 1 из 3
<<[1] [2] [3] >>
[User Picture]From: zajcev_ushastyj
2012-09-16 12:37 pm
Интересно.
Можно ли влиять на сон (хотя бы на его продолжительность) изменением метаболизма всего тела? Простейший вариант - диетой.
Приведенный Вами пример - опоссум (всеядное) спит дольше осла (травоядное). Вероятно, употребление животной пищи приводит к некоторым метаболическим проблемам, для решения которых нужно больше времени?
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: catta
2012-09-16 01:31 pm
Это очень интересный вопрос. Во всяком случае, известно, что время сна у млекопитающих лучше всего коррелирует с так называемым базальным метаболизмом - уровнем расхода энергии в состоянии покоя. Но корреляция не очень сильная, а исключений довольно много. В среднем травоядные спят меньше хищных и всеядных, но, например, горилла спит дольше человека.
(Ответить) (Parent) (Thread) (Развернуть)
[User Picture]From: staerum
2012-09-16 12:59 pm
Спасибо, презанятно.
(Ответить) (Thread)
From: type_mismatch
2012-09-16 01:01 pm
Возможно, вам будет интересен эксперимент с 200-часовой полной депривацией сна (ссылка). Итог - расстройство личности, от которого не удлось избавиться полностью.
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: catta
2012-09-16 01:27 pm
Это не особо удачный эксперимент по ряду причин:
- неизвестно, не сохранялся ли у него фрагментарный сон (нужно было скурпулезно регистрировать ЭЭГ,чтобы это исключить)
- неизвестно, каков был его психический статус до эксперимента (упомянуто, что у него были серьезные проблемы, так что эксперимент мог начаться на фоне депрессии или повышенной тревожности)
- неизвестно, не возникло ли у него токсичского поражения мозга в результате изменений метаболизма.
(Ответить) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: rikkys_home
2012-09-16 01:22 pm
а как йоги спят по немножку, а живут хорошо?)))
а ещё, в сети гуляет инструкция "как спать 4 часа и высыпаться" - целая система разработана...
расскажите еще, пожалуйста о сне!
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: catta
2012-09-16 01:33 pm
"а как йоги спят по немножку, а живут хорошо?)))"
Вариантов два:
1. никак
2. спят фрагментарным сном, когда сон разбивается на сного эпизодов, каждый из которых долго не длится.

(Ответить) (Parent) (Thread) (Развернуть)
[User Picture]From: shvarz
2012-09-16 02:24 pm
"Опоссум спит 19 часов в сутки" - спит в смысле "лежит с закрытыми глазами" или у него наблюдаются в положенном соотношении медленноволновой и парадоксальный сны?
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: fregimus
2012-09-16 07:27 pm
Опоссум ваще сумчатый, даже не плацентарный. Как-то боязно тут с человеками параллели проводить.
(Ответить) (Parent) (Thread) (Развернуть)
[User Picture]From: chieffa
2012-09-16 03:01 pm
А если наоборот, заставлять все время спать?
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: ddtrust
2012-09-16 08:50 pm
А вот это интересная мысль. Есть же летаргический сон и пр.
(Ответить) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: tari_bird
2012-09-16 03:16 pm
Крайне увлекательно, спасибо! Прямо даже стало жаль, что я не юноша или девушка :)
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: tari_bird
2012-09-16 03:30 pm
*вспомнив* а вот кстати, нет ли информации, что происходит в организме при общем наркозе? С недавних пор меня этот вопрос предметно интересует :)
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: catta
2012-09-16 09:59 pm
(нудным голосом) там с разными наркотическими препаратами несколько по-разному.
(Ответить) (Parent) (Thread)
(Удалённый комментарий)
From: al_zatv
2012-12-31 11:59 pm
дык а всё равно смысла нет суетиться в потёмках. Хотя многим хищникам и было бы полезно быть не ночными/дневными, а универсальными -- но так тогда им и органы чувств надо делать двухдиапазонными.
(Ответить) (Parent) (Thread) (Развернуть)
[User Picture]From: dgies
2012-09-16 03:57 pm
Интересно, а с возрастными изменениями не пытались сопоставить? Вроде бы считается, что старики спят меньше, и уж всяко меньше детей. А старые и молодые крысы?
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: catta
2012-09-16 09:59 pm
Не знаю, к сожалению. Попадется информация - отвечу.
(Ответить) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: kouzdra
2012-09-16 04:00 pm
При четырехчасовом сне в течении 6 дней у людей возникают расстройства энергетического обмена, особенно утилизации глюкозы. Анализ влияния на организм человека привычного снижения количества сна на больших выборках выявил, что систематическое ограничение сна до 6 часов в сутки ведет к ожирению (вероятно, вследствие гиперкомпенсации ухудшения обмена веществ увеличением количества съедаемой пищи), проблемам с пищеварительным трактом и сердечно-сосудистой системой (а вовсе не к ранней деменции)

Чес-гря ожирения ни у себя ни у приятелей в таком режиме не замечал - я лично скорее похудел даже.
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: olven_bubenchik
2012-09-16 06:01 pm
Спасибо! Очень интересно. Еще интересно, влияют ли уже имеющиеся выраженные(или длительно существующие) метаболические изменения на сон. Т.е. я знаю что, например, в случае давно существующего у пациента сахарного диабета 1 типа изменяется структура его ночного сна на суточном мониторировании ЭКГ. Вернее меняется, конечно, структура ритма впринципе, но в структуре ночного сна пропадают периоды повышенной дисперсии(той самой аритмии), что прогностически является неблагоприятным фактором. К сожаленью, не знаю как меняется при этом ЭЭГ сна. Может вы что-то добавите?
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: catta
2012-09-16 10:01 pm
ОК, я посмотрю, есть ли данные по обратному влиянию диабета на сон. (По прямому точно есть, там систематический недосып увеличивает риск диабета.)
(Ответить) (Parent) (Thread) (Развернуть)
[User Picture]From: fregimus
2012-09-16 07:29 pm
А приматы тоже погибают от недосыпа? Я что-то припоминаю, что крысы дохнут через пару недель, даже если их лишать сна на какое-то время, а потом давать выспаться, а у приматов такого эффекта нет. Кто ж такие эксперименты в наше время разрешит, конечно, но, может, старые работы есть?
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: catta
2012-09-16 10:09 pm
Все животные, протестированные в экспериментах с полной депривацией сна, дохнут.
У крыс через некоторое время депривации изменяется ЭЭГ в сторону общего уменьшения амплитуды ("плоская ЭЭГ"), вот на этой стадии процесс уже необратим и сон не помогает. По приматам я конкретно таких данных не знаю.
(Ответить) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: fregimus
2012-09-16 07:37 pm
Тут вообще все достаточно зыбко выходит. Народ делает ошибку, рассуждая о функциях сна, как будто сон сделан для чего-то одного. А ведь несомненно, что сон — явление очень древнее, и для каких десятков заметных процессов он был в людях адаптирован — бог весть.

А в научных работах по сну меня часто смущает, что похожие механизмы в млекопитающих и человеке будто принимается часто за одинаковые. Ужо сколько на этих граблях стояли: ведь даже и типы нейронов, специфичных только для приматов, обнаружили, и сколько особенностей строения мозга, и функциональных отличий. Опасаюсь я здесь неосторожных экстраполяций.
(Ответить) (Thread)
[User Picture]From: catta
2012-09-16 10:12 pm
Это да, но все-таки сон поведенчески и физиологически у млекопитающих шибко похож.
(Ответить) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: lana_trif
2012-09-16 07:38 pm
Я вот свеже испеченная мамочка и все время задаюсь вопросом:зачем природа так придумала все эти проблемы с жкт у младенцев и частым кормлением что мамочки совсем не спят. что бы мамочки поскорее вымерли от нарушенного метаболизма?
(Ответить) (Thread)
(Удалённый комментарий)
Страница 1 из 3
<<[1] [2] [3] >>