Andy R. Eugene

1 Divizia de Farmacologie Clinică/Anestezie, Departamentul de Farmacologie Moleculară și Terapie Experimentală, Gonda 19, Clinica Mayo, 200 First Street SW, Rochester, Minnesota 55905, SUA

somnului

Jolanta Masiak

2 Unitatea de neurofiziologie, Departamentul de Psihiatrie, Universitatea de Medicină din Lublin, ul. Gluska 1, Lublin 20-439, Polonia

Abstract

Introducere

Fiecare ființă umană își petrece o cantitate semnificativă din viață dormind. În ciuda faptului că este o componentă atât de imensă a vieții umane, există încă o mulțime de mistere în jurul relației dintre creier și procesul de somn. De fapt, somnul influențează fiecare individ în numeroase moduri. Cercetătorii și oamenii de știință au dovedit că somnul îmbunătățește amintirea memoriei și ajută la reglarea metabolismului în organism și reduce oboseala mentală [1]. Interesant este faptul că oamenii de știință raportează pericolele pierderii cronice de somn la asemănarea cu conducerea în stare de ebrietate cu alcool. Somnul este o nevoie fiziologică de bază, de la simpla perioadă de tranziție până la stadiul de somn. Handicapul emoțional și mental cu pierderea cronică a somnului, precum și situația extrem de periculoasă care poate fi constrânsă de lipsa de somn este o preocupare serioasă de care oamenii trebuie să fie conștienți. Somnul este important fără efort. De fapt, timp de secole, nicio dovadă științifică nu a dovedit în mod autentic motivul semnificativ al somnului la nivel molecular.

Până de curând, ultimele cercetări au concluzionat că somnul are mult mai mult impact în creier decât se credea anterior. Mai precis, când dormi, creierul se resetează, elimină subprodusele deșeurilor toxice care s-ar fi putut acumula pe parcursul zilei [2]. Aceste noi dovezi științifice sunt importante, deoarece demonstrează că dormitul poate curăța „pânzele de păianjen” din creier și poate ajuta la menținerea funcționării sale normale. Mai important vorbind, această lucrare ilustrează diferitele principii ale somnului; începând de la mișcarea non-rapidă a ochilor (NREM) la tiparele comportamentale și mentale cu pierderea cronică a somnului, precum și importanța somnului acționând ca o eliminare a gunoiului în organism.

Activitatea creierului în timpul somnului

În general, somnul este considerat ca o stare inconștientă, în care poate fi trezită [3]. Acesta este motivul pentru care cineva visează; uneori avem senzația de frică, șoc, oboseală și durere, în funcție de ceea ce visează creierul. În timpul somnului, creierul răspunde mai puțin la stimulii externi, motiv pentru care indivizii nu răspund în timp ce dorm. Se poate trezi din zgomot, dar nu poți purta o conversație conștientă în timp ce dormi. Somnul este foarte important pentru ca organismul să se odihnească și să-i redea energia. Este un ciclu important de odihnă, restabilire a energiei și utilizare din nou. De multe ori lipsa somnului cauzează tulburări de viață de zi cu zi. În timp ce ne odihnim, creierul nostru trece prin diferite faze ale somnului. Aceste faze sunt importante, deoarece în timpul unei anumite faze; dacă este trezit, somnul este deranjat și creierul se poate simți neliniștit.

La o persoană normală; somnul este împărțit în două faze majore și fiecare fază este împărțită în continuare în cicluri. Prima fază este mișcarea non-rapidă a ochilor (NREM) și a doua este mișcarea rapidă a ochilor (REM). Faza NREM este împărțită în mai multe etape pe măsură ce se intră în somn mai profund. Aceste etape includ N1, N2 și N3. În timpul N3, unul este considerat a fi în somnul profund sau delta. Somnul REM are componente tonice și fazice pentru a-și caracteriza influența asupra somnului. Partea fazică a somnului cu mișcare rapidă a ochilor a fost identificată ca o stare condusă de simpatie, care constă în mod caracteristic din mișcări rapide ale ochilor, precum și variabilitate respiratorie și zvâcniri musculare [4]. În timpul REM, faza tonică este faza condusă para-simpatic și nu există mișcare a ochilor; lungimea și densitatea mișcării ochilor în perioada REM crește pe tot parcursul ciclului de somn. Ciclul de somn începe mai întâi cu perioada NREM și apoi urmat de perioada REM [5]. În timpul unui somn de 8 ore, creierul intră și iese din perioada REM de aproximativ 4 până la 5 ori. Aceasta este faza în care visele apar în general.

Procesul somnului la adulți

La adulți, etapa N1 a fazei NREM este considerată a fi etapa de tranziție între trezire și somn. Stadiul N2 este un somn ușor care apare pe tot parcursul perioadei de somn; în această etapă, are loc relaxarea musculară, ritmul cardiac încetinește și temperatura scade [6,7]. Acesta este momentul în care creierul se pregătește să intre în stadiul de somn profund. În cele din urmă, stadiul N3, poate fi numit și ca somn delta sau undă lentă; care are loc mai ales în prima treime a somnului nocturn. A treia etapă este mai mult un somn profund; dacă este trezită în această etapă, o persoană se poate simți dezorientată câteva minute.

Există multe consecințe ale lipsei de somn asupra corpului, precum și ale bunăstării noastre. Dar, cel mai important, studiile au arătat că lipsa somnului poate împiedica rechemarea memoriei în creier, precum și creșterea nivelului de stres. Somnul este necesar pentru a regenera părți ale creierului, astfel încât acesta să poată continua să funcționeze normal [8,9]. Lipsa somnului sau insuficiența somnului pot provoca disfuncționalitatea unor neuroni din creier. Dacă neuronii nu pot funcționa corect, afectează comportamentul persoanei și are un impact asupra performanței acestora. Anumite etape ale somnului sunt necesare pentru regenerarea neuronilor din cortexul cerebral, în timp ce alte etape ale somnului par a fi utilizate pentru formarea de noi amintiri și generarea de noi conexiuni sinaptice [10]. Întrucât creierul lucrează activ toate orele când este treaz, după un anumit timp, neuronii somnului încep să se obosească. Acest lucru afectează creierul în mai multe moduri, inclusiv probleme de concentrare, dificultăți de concentrare și probleme de amintire.

Îndepărtând pânzele de pânză din creier

Unul dintre marile mistere ale somnului este modul în care acesta se conectează cu creierul. De fapt, oamenii de știință nu au concluzionat niciodată un motiv precis pentru această relație. Unele dintre cele mai interesante întrebări includ: De ce este important somnul? De ce dorm ființele umane? Recent, un studiu a afirmat că atunci când indivizii dorm abundent pe tot parcursul nopții, subprodusele deșeurilor celulare care s-ar fi putut acumula în spațiul interstițial și în celulele creierului sunt îndepărtate temeinic [11]. Din aceasta, se poate concluziona că scopul fundamental al somnului este de a acționa ca o eliminare a gunoiului pentru creier. În esență, somnul acționează ca un colector de gunoi care vine în timpul nopții și îndepărtează deșeurile lăsate de creier. Acest lucru permite creierului să funcționeze normal a doua zi când cineva se trezește pentru somn.

Sistemul de eliminare a gunoiului Brain’s

Cercetările recente afirmă că există un canal umplut cu lichid, care elimină toxinele din creier, permițând creierului să aibă o ardezie curată după care se angajează în actul de a dormi [2]. Această rețea precisă se numește sistem glimatic. Sistemul glimfatic este o cale de eliminare a deșeurilor, în termeni laici, un sistem de instalații sanitare. Spre deosebire de sistemul limfatic, sistemul glimfatic, supranumit după combinația cuvintelor „limfatic” și „glia” acționează pentru a curăța coșul de gunoi celular din corp, așa cum ar face un sistem sanitar. Sistemul glimatic conține celule gliale care sunt un anumit tip de celule neuro-funcționale din corpul uman.

Mai mult, acest studiu de cercetare afirmă că creierul conține celule gliale care reglează fluxul lichidului cefalorahidian în membrana celulară [11]. Aceste celule gliale pot fi descrise ca placa de bază a creierului, deoarece acționează ca sustinere a neuronilor din sistemul nervos central. De exemplu, dacă canalele din celulele gliale sunt eliminate, atunci fluxul din lichidul cefalorahidian va fi baricadat.

Mai mult, se afirmă că, deoarece membrana celulară necesită o energie adecvată, creierul funcționează exclusiv ca o singură cale [11]. De exemplu, creierul poate fi considerat un comutator de lumină, deoarece conține o funcție de comutare „pornit” sau „oprit”. Adică poate îndeplini o singură sarcină la un moment dat - indiferent dacă este vorba de curățarea deșeurilor celulare sau prelucrarea informațiilor senzoriale, nu le poate face pe amândouă. Acest lucru oferă dovezi pentru o teorie că sistemul glimfatic există și funcția sa este de a ajuta la eliminarea metaboliților toxici din creier. În secțiunea următoare, va fi explorat studiul la șoareci în legătură cu creierul și teoria somnului.

Studiu experimental la șoareci asupra efectelor creierului și somnului

Importanța substanțială a somnului poate fi dovedită științific într-o cercetare recentă profundă prin aplicarea microscopului cu doi fotoni. S-a afirmat că cercetarea șoarecilor cu microscopul cu doi fotoni este semnificativă pentru a înțelege științific scopul principal al somnului la nivel molecular [2]. De fapt, microscopul cu doi fotoni descrie relația dintre creier și somn cu ajutorul distincției a doi coloranți - coloranți roșii și verzi injectați în șoareci în țesutul lor viu. De exemplu, în cercetare, șoarecii sunt antrenați timp de doi ani consecutivi pentru a fi într-o stare de conștiință și inconștiență. Mișcarea coloranților la șoareci arată diferența dintre lichidul cefalorahidian în starea de veghe și somn.

Sistemul glifatic al creierului

Lichidul cefalorahidian se deplasează mai întâi în spațiul para-arterial apoi într-un spațiu interstițial prin calea canalului de apă al acvaporinei 4 (APQ4) [11]. Un schimb are loc între lichidul cefalorahidian și lichidul interstițial din cauza pulsațiilor vasculare ritmice în timpul diferitelor etape ale somnului. Mai mult decât atât, deșeurile sunt apoi deviate de la artere la vene și se deplasează rapid de-a lungul spațiului paravenos [11]. Într-o asemenea măsură, sistemul glimfatic acționează în consecință în același mod ca sistemul limfatic, cu excepția mai multor situații particulare - cum ar fi atunci când sistemul glimfatic direcționează transportul către locurile de excreție, precum și reciclarea [12]. Cu toate acestea, ștergerea căii canalului de apă, aquaporina 4 (AQP4) ar crește șansele de producere excesivă a unui metabolit specific. Mai mult, raționamentul creșterii uimitoare a lichidului cefalorahidian se datorează capacității adaptate a creierului de a elimina un metabolit specific din organism [1]. Acest metabolit precis este o peptidă numită beta-amiloid.

Funcțiile sistemului glifatic diferă în starea de veghe și somn. S-a teoretizat că în timpul somnului, lichidul cefalorahidian curge mai abundent decât în ​​timpul zilei [2]. La fel de important, în starea de somn, spațiul interstițial crește cu aproximativ șaizeci la sută și curăță eficient gunoiul celular toxic. Astfel, în timpul stării de somn, lichidul cefalorahidian elimină metabolitul beta-amiloid din creier [2]. De fapt, s-a dovedit că beta-amiloidul se acumulează în timpul zilei și poate fi motivul principal al multor boli neurodegenerative, cum ar fi boala Alzheimer și demența.

Fără îndoială, acest studiu este important deoarece arată că consecințele privării de somn se pot manifesta negativ în funcțiile motorii, performanțele cognitive, precum și tiparele comportamentale. Mecanismele care stau la baza acestor disfuncții pot fi atribuite excesului de acumulare a metaboliților toxici, cum ar fi beta-amiloidul. Orele suplimentare, acumulările de metaboliți pot duce la leziuni cerebrale severe.

Privarea de somn

Mulți pacienți se plâng de perioade de insomnie sau de faptul că nu dorm suficient. S-a afirmat adesea că opt ore de somn pe noapte reprezintă cantitatea necesară pentru a fi bine odihniți și pentru a putea funcționa la cel mai bun nivel. Cantitatea de somn necesară pentru a te simți sănătos și bine odihnit este foarte individualizată. Nu există un număr exact de ore sau minute de somn care trebuie obținut pentru o sănătate optimă, dar se pare că există un interval de timp de somn necesar pentru ca o persoană să fie conștientă din punct de vedere cognitiv de sarcinile zilnice și să poată îndeplini cel mai bine.

Lipsa somnului afectează în mod independent diferite părți ale creierului. De exemplu, lobul temporal este asociat cu procesarea limbajului, astfel încât lipsa somnului duce adesea la vorbire neclară, deoarece incapacitatea creierului de a procesa semnalul neuronal la niveluri optime. Studiile au arătat că somnul NREM este important pentru oprirea neurotransmițătorilor de norepinefrină, serotonină și histamină, care la rândul lor le permite receptorilor să „se odihnească” și să recâștige sensibilitatea [13]. Acest lucru permite noradrenalinei, serotoninei și histaminei să fie mai eficiente la niveluri produse în mod natural. În timpul somnului, există enzime care repară deteriorarea celulelor creierului cauzate de radicalii liberi. În schimb, lipsa somnului nu permite creierului nostru să funcționeze normal din cauza neurotransmițătorilor și a neuronilor care nu sunt capabili să se odihnească sau să se regenereze [13]. Acest lucru se înrăutățește cu persoanele care au lipsit de somn de zile și neuronii lor încep să degenereze din cauza faptului că sunt în mod activ la locul de muncă. Neuronii se epuizează fără a avea timp să se regenereze și să se odihnească.

În afară de schimbările fiziologice prin care creierul trece prin lipsa somnului; lipsa de somn are, de asemenea, un impact asupra comportamentului, dispoziției, performanței cognitive, precum și asupra funcției motorii a corpului [10]. Studiile au arătat că accidentele cu autovehicule datorate oboselii și lipsei de somn devin din ce în ce mai frecvente. Consecințele dacă nu dormi suficient sunt destul de periculoase. Nu numai că ne afectează sănătatea mentală și fizică, precum și performanța cognitivă, dar studiile au demonstrat că lipsa somnului are un efect negativ asupra memoriei pe termen lung, a memoriei de lucru, a atenției, a funcției executive de ordin superior și a diferitelor procese de luare a deciziilor [10]. ]. Afectează memoria pe termen lung datorită incapacității de a consolida sarcinile învățate pe parcursul zilei anterioare, ca urmare a impactului negativ al fazei timpurii cu undă lentă (somn profund), atunci când memoria normală consolidează sarcinile învățate prin sinapse neuronale prin codificare și stocare a memoriei. . Pur și simplu, cu o lipsă de somn, neuronii nu au șansa de a crea memorie pe termen lung și se manifestă ca diferite simptome clinice ale problemelor comportamentale, de personalitate, cognitive și fizice.

Care sunt consecințele privării de somn?

Mulți pacienți solicită furnizorului lor de asistență medicală prescrierea de ajutoare pentru somn, plângându-se de imposibilitatea de a dormi. Unii furnizori le prescriu ajutoare de somn, dar mulți pacienți părăsesc cabinetul cu un diagnostic de depresie decât un diagnostic de insomnie [14]. Mulți factori pot afecta capacitatea cuiva de a obține o noapte de somn odihnitoare. Depresia, anxietatea sau stresul pot fi o cauză care inhibă capacitatea de a adormi sau de a rămâne dormind toată noaptea. Problemele medicale sau tulburările de somn pot împiedica o persoană să obțină un somn susținut netulburat sau să intre în toate etapele somnului.

Cantitatea medie de timp de somn pentru americani, raportată de sine într-un sondaj Gallup Poll efectuat în 2005 la adulți, tineri cu vârsta de 18 ani și peste, a arătat că 71% au dormit mai puțin de opt ore pe noapte în timpul săptămânii, iar dintre cei 16% au primit mai puțin mai mult de 6 ore de somn pe noapte. Aceeași populație a raportat că a compensat o parte din timpul pierdut de somn în weekend, 49% declarând că au câștigat peste opt ore de somn și alte 24% (pentru un total de 73%) descriind mai mult de șapte. Un studiu clasic a arătat de fapt acele ore de somn în weekend [15].

S-au făcut mai multe studii științifice pentru a măsura efectele fizice și neurologice ale privării totale de somn, iar acum există, de asemenea, date științifice disponibile care au evaluat efectele unei cantități limitate de somn asupra funcției neurocomportamentale și fiziologice a unei persoane care a fost făcută, care este fiabil și reproductibil. În două studii bine controlate, adulții sănătoși au fost supuși voluntar la ore limitate de somn, randomizate în 4, 6 și 8 ore de somn. Utilizarea cofeinei a fost restricționată cu atenție, la fel ca timpul de somn și de veghe [14]. Efectele neurocomportamentale au fost testate folosind sarcini de vigilență psihomotorie (PVT), care utilizează feedback temporizat pentru o atenție continuă la măsurarea vitezei cu care subiecții au răspuns la un stimul vizual [15]. Alte teste au inclus un test computerizat de scădere digitală, care a fost utilizat pentru a măsura memoria de lucru.

Condiții medicale legate de privarea de somn

Somnul restricționat sau lipsa parțială de somn sunt destul de răspândite ca urmare a unor afecțiuni medicale - cum ar fi BPOC; tulburări de somn - cum ar fi apneea de somn sau insomnia; și stilul de viață, de exemplu munca în schimbul de noapte sau orele de studiu ale școlii medicale. În Journal of Sleep Medicine, Dr. Banks and Dinges (2007) descriu lipsa de somn care apare în trei moduri diferite. Primul este considerat „fragmentarea somnului”, în care etapele somnului sunt perturbate la diferite grade, rezultând un timp mai mic de somn consolidat în raport cu timpul real în pat. Al doilea tip de privare a somnului implică pierderea anumitor etape ale somnului și este descris ca „restricție selectivă a somnului”. Acest lucru nu este la fel de comun ca celelalte forme și poate apărea la o persoană cu apnee de somn care intră rar în somnul REM. Al treilea tip este explicat ca restricție de somn sau „datorie de somn”.

Concluzie