Sleep - one day from the life of the brain

Che avviene nella nostra testa quando ci svegliamo, apriamo i nostri occhi e ci realizziamo qui e adesso? E quando la colazione, cammini con un cane e poi vada a lavoro? Quali processi sono attivati nel nostro cervello, quando, stanco, ritorniamo a casa, dove un problema irrisolto ci attende?

Un suono penetrante riempie il Suo cranio. Il velo nebbioso che La isola dal mondo esterno evapora siccome il segnale diventa più importuno. Brancolando nella fonte scura di rumore, finalmente restaura il silenzio. Ma il dispositivo del diavolo ha già fatto il suo lavoro: è sveglio. Comunque, non è ancora immerso nella realtà circostante. Gli occhi sono ancora chiusi, sente che le immagini lentamente salgono in coscienza...

Neuroscientists hanno saputo a lungo che lo stato d'incoscienza di sonno ha gradazioni. In effetti, la notte precedente, ha passato circa cinque cicli di sonno, ripetutamente avvicinandosi i livelli superficiali e più profondi. Durante i cinque o dieci primi minuti, quando la realtà soltanto comincia a "fluttuare via" da Lei, fu ancora relativamente vigile. Se qualcuno ha provato a svegliarLa, potrebbe perfino dire che in nessun caso dorme. Questo è il primo stadio, l'inizio del ciclo e l'inizio della Sua immersione nel subconscio.

Qualche volta durante questo periodo prova sensazioni strane ed estremamente lucenti, come se cada o sente qualcuno dire il Suo nome. Qualche volta il corpo sembra di forare un crampo - questo fenomeno è conosciuto come "myoclonic il riflesso": i muscoli involontariamente si impegnano, a quanto pare completamente senza una causa. Durante il primo stadio, se ha attaccare elettrodi alla Sua testa, un elettroencefalogramma (l'ELETTROENCEFALOGRAMMA) registrerebbe un modello caratteristico di idee brillanti piccole e rapide (theta le onde).

Allora, come si rilassa, durante i venti minuti seguenti, il cervello comincia a generare firme di onda elettriche complesse supplementari (otto a quindici cicli al secondo). Questo è il secondo stadio. Allora le diminuzioni di temperatura del corpo, il polso rallenta. È in questo punto che va da un sonno basso a un profondo - questo è il terzo stadio. Il profilo di idee brillanti sull'ELETTROENCEFALOGRAMMA rallenta ancora più, le bande di frequenze da due a quattro cicli al secondo. Quando queste "onde di delta" rallentano ancora più, formandosi da metà a due cicli al secondo, entra nella fase più profonda, quarta di sonno. Dopo di circa trenta minuti, il cervello ritorna alla terza fase, e poi al secondo. Che per?

Indubbiamente, sarebbe più semplice se lo stato d'incoscienza è rimasto semplicemente uno stato stabile. Una ragione possibile è quella che uno stato profondo, quasi comatoso può essere teso di per molto tempo: il mondo è pieno di pericoli, deve essere all'erta. Inoltre, la durata delle fasi di sonno cambia durante la notte: forse il cervello si adatta alle loro esigenze. Nel mezzo della notte, le quarte fini di fase quasi completamente e la quinta fase in seguito a esso diventa dominante e dura quasi un'ora.

La quinta fase è anche chiamata il "sonno rapido" la fase (REM), perché i Suoi occhi attivamente si spostano sotto palpebre chiuse. Nel frattempo, la profondità e la frequenza di respirare aumenti, l'ELETTROENCEFALOGRAMMA rivela un profilo di onde irregolari rapide, indicative di attività mentale aumentata, comparabile ad attività durante insonnia. I sogni (che sarà discusso in modo più dettagliato più tardi) sono visti in questa fase, sebbene non nella sua lunghezza intera. Nonostante attività mentale intensa durante questa fase, i Suoi muscoli, d'altra parte, sono i più rilassati, c'è una paralisi assonnata: "il sonno rapido" è anche conosciuto come un "sogno paradossale", perché sembra di essere consapevole, ma immobilizzato. Soltanto ricordi le situazioni che di solito si alzano in incubi quando prova a fuggire di pericolo, ma stranamente trovarsi irremovibile. Questa fase è ripetuta quattro a cinque volte durante la notte.

Ma com'è il monitoraggio di sonno controllato? Si ha saputo a lungo che la regolazione di questi cicli è basata sull'isolamento di trasmettitori chimici specifici, neurotransmitters. Funzionando come mediatori tra due neuroni, queste sostanze da diffusione si spostano da una membrana di cella (presynaptic) ad altro (postsynaptic) attraverso un taglio stretto - la sinapsi: corrono nel sentiero di neurone postsynaptic, causando "l'eccitazione" o "l'inibizione". Nella lingua di neurobiologia, l'inibizione è semplicemente una riduzione della probabilità che un neurone sarà capace di generare un potenziale di azione (l'impulso elettrico). L'eccitazione è, anzi, un aumento di probabilità. Questo impulso elettrico vitale dura approssimativamente mille di un secondo (approssimativamente 1 millisecondo) e è un segno universale che la cella cerebrale è attiva e segnala questo alla vicina cella. Il neurone eccitato genererà raffiche di potenziali di azione a grande velocità, mentre quel che che è "provocato l'arresto del motore" può essere completamente silenzioso.

I trasmettitori che controllano il sonno, l'insonnia e i sogni sono vicini in struttura molecolare a dopamine, noradrenaline, istamina e serotonin, insieme con il quarto, l'acetilcolina, un "parente" poco più lontano, il neurotransmitters più ben noto e bene studiato. Ma le peculiarità della loro distribuzione e localizzazione sono veramente di gran interesse: possono più che soltanto fare una connessione tra due neuroni attraverso una fenditura di synaptic, ma invece lavorano nel principio di spruzzatori di giardino. Certamente, ci devono essere ragioni per questo. Ogni membro di questa famiglia chimica gioca un ruolo chiave in regolazione di sonno e insonnia. I livelli di norepinephrine e il suo precursore chimico dopamine, così come serotonin e istamina sono i più alti durante insonnia, ma diminuiscono considerevolmente durante sonno normale e sono praticamente assenti nella quinta fase. Nel frattempo, l'acetilcolina ancora "lavora". Dunque, di che sono responsabili questi trasmettitori? Si scopre che queste molecole conducono una vita doppia e possono funzionare in un ruolo completamente alternativo - come modulatori.

Il modulatore non causa l'inibizione immediata o l'eccitazione: invece, intacca come la cella cerebrale reagisce al segnale dell'impiego da qualche tempo l'intervallo nel futuro. Per meglio capire come questo avviene, immagini questa situazione: lavora nell'ufficio, e oggi ci fu una voce su sollevamento di salari. Da solo, la voce non forzerà dipendenti, dirà, per raccogliere il telefono di un telefono silenzioso. Comunque, quando un segnale standard è ricevuto - una telefonata, il dipendente risponderà a esso più velocemente e più volentieri. Il modulatore lavora allo stesso modo come questa voce: in sé non causa un effetto, ma rafforza l'evento successivo. La teoria e la pratica mostrano che la classificazione di neurotransmitters come unicamente inibitorio o excitatory sarebbe erronea. Tutto questo dipende durante il tempo e l'area specifica del cervello in cui lavorano.

Dunque, durante un periodo di tempo certo, gli effetti dello stimolo in arrivo (altro trasmettitore) differiranno alla presenza del modulatore, fino al punto che l'effetto dello stimolo può esser completamente livellato. Così, il valore enorme di modulazione si trova in cambio della struttura di tempo per processi di trasmissione di segnale nel cervello. Una tale regolazione eccellente non sarebbe stata mai possibile con una trasmissione di segnale semplice. Mentre dormiva e adesso quando si trova sveglio, i livelli di questi modulatori onnipresenti l'aumento e cade in momenti diversi, sostenendo stadi diversi di sonno, mettendo grandi popolazioni di celle cerebrali più attive o tranquille. Perciò, è molto probabile che i modulatori fanno un importante contributo alla formazione di coscienza e stato d'incoscienza, così come alla regolazione della transizione tra loro. Ma soltanto abbiamo scoperto che l'immersione in e di sonno è un processo graduale. Questo indica che i modulatori non funzionano come un interruttore chiave. Piuttosto, lavorano come una specie di controllo più debole...