Significado do mecanismo do sono

Como o sono é um componente do ciclo “vigília-sono”, é óbvio que sob a influência do núcleo supraóptico como o marca-passo e a melatonina, como mecanismo executivo do ritmo circadiano, o sistema de excitação ascendente (excitação) do cérebro é inibido e os centros sonogênicos do cérebro são ativados, localizados em várias estruturas do cérebro e representados por tais sistemas transmissores, como GABAérgico, glicinérgico, purinérgico (adenosina), lipídico (PGD₂, endocanabinóides), peptidérgico (hormônio concentrador de melanina, oxitocina, vasopressina, leptina, cortistatina-14, hormônio estimulador de alfa-melanócitos, grelina, peptídeo delta).

A seguir consideraremos com mais detalhes os aspectos históricos do problema, a ideia das estruturas sonogênicas do cérebro, incluindo transmissores e peptídeos, os mecanismos de formação do sono lento e rápido, bem como os mecanismos de despertar.

Aspectos históricos do estudo dos mecanismos fisiológicos do sono(A.

Mocco, Z. Freud, I. P. Pavlov, P. K. Anokhin, A. Borbeli). Observa-se (Peever J., Fuller R., 2017) que a investigação sistemática sobre a fisiologia do sono começou no final do século XIX, e mesmo assim muitas teorias diferentes foram apresentadas. Em particular, Angelo Mocco (A. Mosso) propôs a teoria vascular do sono, segundo a qual o sono se desenvolve em humanos como resultado da diminuição do fluxo sanguíneo cerebral e do desenvolvimento de hipóxia cerebral.

Para provar seu conceito, A. Mocco projetou uma cama em escala. Quando uma pessoa acordada era colocada em tal cama, as seções da cabeceira e dos pés da cama ficavam equilibradas. Se uma pessoa adormecesse em tal cama, a cabeceira da cama era levantada e a dos pés abaixada.

Sigmund Freud (S. Freud) considerava o sono como um mecanismo que interrompe a interação consciente com o mundo exterior para se aprofundar no mundo interior; Ao longo do caminho, tal mecanismo oferece uma oportunidade para descanso.

I. P.

Pavlov formulou a teoria cortical do sono. Observando o comportamento dos cães durante o desenvolvimento da inibição retardada, ele descobriu que tal inibição muitas vezes provoca no animal um estado de sonolência ou sonolência, interrompido apenas no momento do reforço por um estímulo incondicionado. Isso permitiu que I.

P. Pavlov sugerisse que a inibição interna e o sono representam um único processo, e a diferença entre eles é puramente quantitativa: a inibição interna se desenvolve em áreas individuais do córtex cerebral e, durante a formação do sono, o processo inibitório cobre quase toda a superfície do córtex, ou seja, o sono é uma inibição difusa do córtex cerebral.

observaram que são idênticos aos estágios da parabiose (de acordo com N. E. Vvedensky). Logo no início do adormecimento, observa-se um estágio de equalização (a mesma resposta é formada à influência de um estímulo forte e fraco), depois um estágio paradoxal (a resposta à ação de um estímulo fraco é mais pronunciada do que à ação de um estímulo forte), e no final - um estágio inibitório (ambos os estímulos não causam resposta).

De acordo com I.

IL Pavlov, na presença de condições para uma longa e extensa irradiação de inibição em No córtex cerebral, o córtex não percebe impulsos sensoriais e, portanto, cessa seu efeito nos músculos esqueléticos e órgãos internos. Como resultado, o animal assume uma postura característica de um estado de sono, o tônus ​​​​de seus músculos diminui, a frequência cardíaca diminui e a pressão arterial diminui.

No entanto, IP Pavlov acreditava que a irradiação da inibição no córtex não representa uma imagem monótona, uma vez que os centros excitados permanecem em várias áreas do córtex durante o sono.

Ele os chamou de centros de guarda, porque através desses centros é mantido o contato do animal adormecido com o meio ambiente. Dois exemplos podem ser dados a esse respeito. O primeiro diz respeito a um polvo. Durante o sono, apenas um de seus tentáculos reage à irritação do ambiente externo, o que torna possível o despertar; aplicar irritação mesmo muito forte aos tentáculos restantes não causa despertar.

O segundo exemplo é que uma mãe cansada ao lado do leito de uma criança doente não acorda da exposição a estímulos fortes, mas reage imediatamente a qualquer movimento ou leve gemido da criança. IP Pavlov sugeriu que durante o sono podem surgir conexões aleatórias e imprevistas entre os pontos sentinela do córtex, e outras áreas do córtex também podem ser desinibidas; tudo isso leva à formação de sonhos.

O ponto-chave da teoria cortical do sono de I.

P. Pavlov foi a ideia das razões para a formação do sono, que ele dividiu em dois tipos: ativo e passivo.

Sono ativo, segundo I. P.Pavlov, é o desenvolvimento durante o período de vigília da inibição no córtex cerebral devido à sua fadiga sob a influência de diversas influências sensoriais e a disseminação dessa inibição para estruturas subcorticais.

Em outras palavras, um córtex cansado inibe todas as outras estruturas cerebrais. Esse sono desempenha a função de inibição protetora em relação aos neurônios corticais.

O sono passivo, segundo IP Pavlov, também está associado ao desenvolvimento de inibição no córtex cerebral e sua irradiação para estruturas subcorticais, mas neste caso a razão para a inibição do córtex é um influxo insuficiente de impulsos sensoriais ao córtex cerebral, por exemplo, devido à falta de estímulos sensoriais.

A presença de sono passivo é comprovada por dados bem conhecidos, inclusive aqueles obtidos no laboratório de I.P. Pavlov, que um animal com sistemas sensoriais danificados (visual, auditivo, olfativo) está continuamente em estado de sono.

Assim, no primeiro caso, o sono ocorre devido à atividade cerebral excessiva (sono ativo) e visa restaurar a atividade dos neurônios do córtex cerebral, e no segundo - devido à sua inatividade (sono passivo).

Sonhos, segundo I.P. Pavlov, surgem como resultado de uma fusão aleatória e caótica de excitação de áreas desinibidas do córtex (pontos sentinela) e centros recentemente desinibidos. Naturalmente, na teoria cortical de I.P. Pavlov, não há ideia da presença de mecanismos que formam seletivamente o sono lento e rápido.

Em geral, I. P.

Pavlov antecipou o desenvolvimento de todas as teorias modernas do sono. Um grupo dessas teorias (teorias “ativas” do sono) considera o sono como um processo ativo, que é realizado com a participação de estruturas hipnogênicas especiais (centros de sono) que inibem o córtex cerebral, ou seja, superando a influência excitante sobre ele do sistema ativador do cérebro.

O segundo grupo de teorias (teorias “passivas” do sono, teorias da desaferentação) considera o sono como um processo passivo, causado pela cessação da influência excitante no córtex cerebral do sistema ativador do cérebro.

Na virada dos séculos XIX e XX. Surgiu uma epidemia de encefalite letárgica, que ocorreu na forma de sono letárgico ou na forma de vigília letárgica (insônia).

Para explicar esse fenômeno, Constantin von Economo sugeriu que o hipotálamo possui uma estrutura especial que consiste em duas partes, ou centros - o centro da vigília e o centro do sono. O centro da vigília, em sua opinião, está representado na parte caudal dessa estrutura, e o centro do sono está na parte rostral (anterior). Quando o centro do sono é ativado (inclusive como resultado de dano), ocorre inibição do tálamo e do córtex cerebral, o que leva ao desenvolvimento do sono letárgico, e quando o centro da vigília é danificado, ocorre a vigília letárgica, ou seja, insônia constante.

Walter Hess (W.

Hess) confirmou experimentalmente a existência do centro do sono. Em experimentos em gatos, ele mostrou que a estimulação elétrica fraca de uma área claramente definida do hipotálamo anterior induz o sono com todas as fases preparatórias (alongamento, lavagem, postura característica). Ele sugeriu que esse local fosse o centro do sono, cuja estimulação garante o início do sono natural.

A. S. Grishchenkov descreveu um paciente que tinha um fragmento de um projétil na região do diencéfalo - ao tocar no fragmento, o paciente adormeceu imediatamente.

Mas, além do hipotálamo, estruturas hipnogênicas, ou seja, centros do sono, também foram identificadas em outras partes do cérebro. Em particular, são encontrados na formação reticular do tronco encefálico, bem como no núcleo caudado, nos núcleos inespecíficos do tálamo e na parte basal do prosencéfalo (região orbitofrontal).

No mesmo período, foi descoberto o sistema de ativação cerebral, que confirmou a ideia de I. P. Pavlov sobre a presença de um mecanismo passivo de sono.

A primeira evidência experimental da presença de centros de sono e centros de vigília foi obtida em 1935 por Frederick Bremer (F. Bremer) em experimentos com seções transversais em diferentes níveis do tronco cerebral do gato.

Ele mostrou que a transecção intercolicular leva, a julgar pelo EEG, a uma imagem de sono (cérebro isolado adormecido, “cerveau isole”), enquanto a transecção na borda do cérebro e da medula espinhal não altera a imagem de vigília no EEG (cérebro isolado acordado, “encephale isole”).

Uma etapa importante no desenvolvimento de ideias sobre a existência de um sistema cerebral especial que garante o estado de vigília foi a descoberta de Giuseppe Moruzzi e Horace Magoon em 1949 sobre a influência ativadora ascendente do sistema reticular inespecífico.

Eles mostraram que a estimulação elétrica da formação reticular do mesencéfalo causava vigília em gatos. Outras pesquisas levaram à descoberta de outros sistemas de ativação, descritos em detalhes acima.

Todas essas descobertas possibilitaram a formulação de novas teorias do sono (G. Rossi e A. Zanchetti, P.K. Anokhin, A. Borbeli).Em particular, a descoberta de estruturas ativadoras e inibitórias no tronco cerebral permitiu a G.

Rossi e A. Zanchetti sugerir a existência de dois mecanismos antagônicos no tronco cerebral - dessincronização (despertar) e sincronização (indução do sono). Eles acreditavam que o sono é o resultado da inibição ativa da atividade cerebral.

A teoria do sono de P.K. Anokhin foi um desenvolvimento da teoria cortical do sono de I.P.

Pavlov. O autor reconheceu a existência de centros de sono, inclusive aqueles localizados no hipotálamo, mas ao mesmo tempo acreditava que todos esses centros de sono estavam sob influência inibitória tônica do córtex cerebral. Com o enfraquecimento dessa influência, que ocorre em decorrência da diminuição do tônus ​​​​de funcionamento das células corticais (“sono ativo” segundo Pavlov), os centros do sono, inclusive os hipotalâmicos, ficam livres da “tutela” e causam inibição do córtex cerebral, ou seja, sono; ao mesmo tempo, esses centros causam alterações vegetativas características do sono.

P.

K. Anokhin acreditava que os centros do sono (incluindo os hipotalâmicos) exercem sua influência inibitória no córtex cerebral indiretamente - devido à inibição das influências ativadoras ascendentes da formação reticular, tálamo e outros componentes do sistema de ativação, ou seja, devido ao início do sono “passivo” (de acordo com I. P.

Pavlov). Como ilustração dessa hipótese, considera-se o sono de um recém-nascido. Seu córtex ainda não possui elementos suficientemente maduros para um efeito inibitório descendente ativo nas estruturas hipotalâmicas já significativamente maduras. Portanto, o principal estado do recém-nascido é o estado de sono. A razão para o despertar do recém-nascido é a fome - as estruturas hipotalâmicas, excitadas pelo sangue “faminto”, inibem reciprocamente os “centros de sono”, eliminando seu efeito inibitório nos sistemas ativadores, e a criança acorda.

Após a saturação, as proporções anteriores são restauradas e a criança adormece novamente.

Atualmente, P.K. A teoria do sono de Anokhin é confirmada por cada vez mais fatos novos, com um importante esclarecimento de que a formação do sono de ondas lentas se deve à atividade dos centros hipotalâmicos do sono, e a formação do sono rápido se deve principalmente às estruturas do tronco do cérebro.

De acordo com a teoria monoaminérgica de Michel Jouvet, que foi formulada na década de 1960, o desenvolvimento do sono lento e rápido está associado à atividade de vários grupos de monoaminérgicos.

neurônios. Ele acreditava que o sono de ondas lentas é formado por neurônios serotonérgicos do mesencéfalo, e o sono rápido é formado pela participação de neurônios noradrenérgicos do locus coeruleus, enquanto a vigília é garantida por neurônios dopaminérgicos da substância negra.

Em 1989, um conhecido especialista na área de fisiologia do sono Alexander Borbeli (A.

Borbeli) formulou a ideia do sono como uma forma de realizar as necessidades do corpo. necessidade de restaurar o estado funcional do córtex cerebral e como consequência da existência de um ritmo circadiano. Ele acreditava que a necessidade de sono (processo S - sono) aumenta durante a vigília e diminui durante o sono, ou seja, à medida que o estado funcional do córtex cerebral é restaurado.

Esse processo se sobrepõe ao ritmo circadiano.

Um ponto importante na história dos conceitos sobre o sono é a formulação das teorias humorais do sono, segundo as quais o sono se desenvolve como resultado do acúmulo durante a vigília nos neurônios do cérebro de substâncias biologicamente ativas que induzem o sono (fatores sonogênicos ou hipnogênicos).

Assim, presumiu-se que durante a vigília, produtos facilmente oxidáveis ​​​​se acumulam nos neurônios, o que impede que os neurônios utilizem efetivamente o oxigênio que chega, ou seja, contribuem para o desenvolvimento da hipóxia cerebral.

Um dos fundadores da teoria humoral do sono é o fisiologista francês Henri Pieron; em 1910-1913 isolou um fator proteico inespecífico do líquido cefalorraquidiano de cães submetidos à privação de sono por vários dias.

Quando foi administrado a um animal acordado, o sono surgiu rapidamente.

A. Pieron chamou esse fator de veneno sonolento ou hipnotoxina. Posteriormente, foi demonstrado que a injeção de sangue, líquido cefalorraquidiano ou extrato da substância cerebral de cães que não dormiam há muito tempo (10 dias) em cães acordados causa rapidamente todos os sinais de fadiga e o desenvolvimento do sono no cão receptor.

Embora nunca tenha sido possível isolar a hipnotoxina em sua forma pura, a teoria humoral do sono foi e continua sendo uma das teorias mais populares.

Posteriormente, foram isolados neuropeptídeos, cuja introdução diretamente nos ventrículos do cérebro de um animal acordado causava o sono. Assim, em 1977, um peptídeo delta composto por 9 aminoácidos e com peso molecular de 849 D foi extraído do sangue de um coelho (S.

Schoenenberger-Monnier et al., 1977). A administração deste peptídeo causou o desenvolvimento do sono de ondas lentas, ou sono delta, em animais acordados.O fator Pappenheimer (fator S, ou peptídeo hipnogênico) foi então identificado, isolado da urina humana e do líquido cefalorraquidiano de cabra, que continha ácido murâmico.

Um peptídeo hipnogênico também foi isolado do tronco cerebral de um rato que ficou acordado por 24 horas (fator Uchizano).

Atualmente, a lista de fatores sonogênicos continua a crescer. Incluía dipeptídeo muramil, colecistoquinina, hormônio intestinal vasoativo (VIP), angiotensina, interleucina-1, interferon alfa₂, hormônio do crescimento, hormônio estimulador de alfa-melanócitos (alfa-MSH), insulina, prostaglandina D₂, uridina, melatonina, somatoliberina, somatostatina, peptídeo semelhante à corticotropina, glicocorticóides, galanina, endomorfina.

A esta lista podemos adicionar fatores humorais que ativam o cérebro, conforme discutido acima ao considerar os mecanismos da vigília.

Autores: Tsirkin Viktor, Trukhina Svetlana, Trukhin Andrey