Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Сравнительный ЭЭГ-анализ дневного и ночного сна человека в норме и на начальной стадии развития гипертонической болезни

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Сравнительный ЭЭГ-анализ дневного и ночного сна человека в норме и на начальной стадии развития гипертонической болезни"

Р V б ^ 2 3 НОЯ

На правах рукописи

ГУТЕРМАН ЛАРИСА АЛЕКСАНДРОВНА

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ЭЭГ- АНАЛИЗ ДНЕВНОГО И НОЧНОГО СНА ЧЕЛОВЕКА В НОРМЕ И НА НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ РАЗВИТИЯ ГИПЕРТОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ

03.00.13 - физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону 1998 г.

Р абота выполнена в НИИ нейрокибернетики им. А.Б. Когана Ростовского Государственного университета

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

Доктор биологических наук, профессор. БУРИКОВ А. А.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Академик РАО, доктор биологических наук, профессор БАТУЕВ А. С. (Физиологический институт им. A.A. Ухтомского СПбГУ, г. Санкт- Петербург)

Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник СЫСОЕВА А. Ф. (НИИ акушерства и педиатрии, МЗ РФ, Ростов-на-Дону)

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Московская медицинская академия имени И.М. Сеченова

Защита состоится " // " декабря 1998 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.063.52.08. по биологическим наукам в Ростовском Государственном Университете (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая 105, биолого-почвенный факультет, ауд. 203)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ ( 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148 )

Автореферат разослан " ноября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор

Т.И. БОНДАРЕНКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Сон является предметом пристального нимания специалистов различного профиля - нейрофизиологов, хроно-иологов, психологов, медиков и т.д. Значимость подобных исследований озрастает с увеличением психо-эмоциональных нагрузок в современной <изни человека, часто являющихся причиной нарушения сна и развития различных заболеваний, в том числе и артериальной гипертензии.

При проведении сменных работ и перелетах через часовые пояса ноч-юй сон, как правило, вынужденно заменяется "дневным" со структурой, в акой-то мере, соответствующей ночному сну, наблюдаемому при некото-ых видах патологии и нарушениях функций ЦНС (Вейн A.M., 1976; Вейн fk.M. и др., 1980; Вейн A.M., Хехт К., 1984; Снисаренко A.A., 1978; Лесене i.A., 1979; Карманова И.Г., 1986; Bristow J., et.al, 1969; Orem J., Keeling J., 980), а также при действии различных физических и умственных нагрузок Пономарева И.П., 1972; Пурахин Ю.Н., Петухов Б.Н., 1972; Малолетнее Ш., 1988; Федоренко В.Н.,1989; Shapiro С. et. ab, 1973; Desjardins Р. et. al., 974). Установлено, что у лиц, работающих в ночную смену, изменяется .невной, а также ночной сон, протекающий в нерабочее время суток, что риводит к нарушению функции восстановления ресурсного обеспечения одрствования. В результате не происходит должного восстановления ра-отоспособности человека к очередной рабочей смене.

Известно, что сон представляет собой сложно организованное функ-иональное состояние, во время которого отмечаются выраженные физио-огические изменения практически во всех отделах ЦНС. Наиболее яркой зрактеристикой сна является его макроструктура - чередование фаз мед-гнного и быстрого сна. В зависимости от целого ряда экзо- и эндогенных акторои, изменяются общая длительность и глубина сна, наличие и дли-;льность той или иной фазы и стадии сна, а также характер их следования, то положениие подкрепляется фактами, полученными при исследовании ■руктуры сна или его отдельных стадий при различных заболеваниях или lemmix воздействиях (Шеповальников А.Н., 1971; Яхно H.H., 1973; Вейн .М., 1976, 1984; Коган А.Б. и др., 1978; Фельдман Г.Л., 1978, 1983, 1996; [алолетнев, В.И.,1988; Федоренко В.Н., 1987; Карманова И.Г.,1986; Кар-шова И.Г., Оганесян Г.А., 1995; Буриков A.A., 1985, 1989; Левин Я.И., »94.; Гутерман Л.А. и др., 1992; Wilkinson R., Mullaney Е., 1973; Hobson J., '86, 1990; AkerstedtT., 1995).

Полагают, что проявление таких феноменов, как альфа- и дельта-тивность, сонные веретена, K-комплексы, движения глаз, сердечная и ды-тельная аритмия и так далее, отражают деятельность разных регулятор-IX систем мозга (Буриков A.A., Фельдман Г.Л., 1987; Буриков A.A., 1985, 89); Буриков A.A. и др., 1997, 1998). Активность, которых различна на зных этапах цикла бодрствование-сон, что находит отражение в структу-как дневного, так и ночного сна.

Особый интерес при исследовании сна представляет изучение регу; торных систем, обеспечивающих согласованность работы полушарий моз в цикле бодрствование-сон (Мухаметов Л.М. и др., 1976; Сунцо

H.В.,1991; Кураев Г.А., Сунцова Н.В., 1992; Жаворонкова Л.А, и др., 19 Сунцова Н.В. и др., 1998;).

Цель и задачи исследования. Основной целью работы явилось сравн тельное исследование ЭЭГ-параметров сна, протекающего в разное вре; суток у здоровых испытуемых и у больных, находящихся на начальной ст дии развития нейрогенной артериальной гипертензии.

Согласно поставленной цели решали следующие задачи:

I. Выяснить особенности структурной организации сна, протекающего разное время суток.

2. Проанализировать закономерности динамики ЭЭГ сна человека в дне ное и ночное время в норме и при гипертензии.

3. Изучить межполушарные взаимодействия в динамике развития сна.

4. Изучить межцентральные отношения в ночном сне в норме и при пат логии.

Научная повита результатов исследования. Установлены общие и час ные закономерности и различия в структурной организации дневного ночного сна практически здоровых людей и гипертензивных больных, т казано влияние циркадианных факторов на развитие сна. Установлен д] намический характер взаимодействия полушарий мозга в цикле бодрств< вание-сон и различие этого взаимодействия в переходные периоды разв тия сна. Показано, что в норме, как по мере углубления, так и по мере т чения сна наблюдается преимущественное увеличение биоэлектрическс активности в правом полушарии мозга в альфа- и сигма диапазоне. У п пертензивных больных отмечено усиление активности в левом полушари: а также, усиление скоррелированности взаимодействия затылочных о( ластей коры с другими отделами коры мозга. Предложен критерий гото ности человека ко сну, основанный на определении скорости согласован! ЭЭГ симметричных пунктов коры мозга при засыпании. На основании п< лученных результатов сформированы представления о характере развит* цикла бодрствование-сон у здоровых испытуемых и гипертензивнь больных.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Общие характеристики дневного и ночного сна отражают единсп процессов, лежащих в основе развития сна, но протекают на разных уро: нях активности систем, ответственных за развитие цикла бодрствовани сон, которые модулируются циркадианным пейсмекером.

2. Различия характеристик сна в норме и на начальной стадии гипертош ческой болезни проявляются в его структурной организации и характе] межполушарных отношений мозга.

.. Индивидуальный профиль межполушарной асимметрии находит отражение в качественных и количественных характеристиках сна. . Переход от одного базового состояния к другому, каковыми являются одрствование и сон, осуществляется через снижение межполушарных раз-ичий и скорости симметризации полушарий мозга. Последнее может лежать в основе определения уровня "сонливости".

Теоретическое и практическое значение работы. В работе получены но-¡ые факты, имеющие существенное значение для понимания механизмов швития сна у здоровых людей и больных на начальной стадии гиперто-1ии. Данные о наиболее ранних, выраженных и устойчивых изменениях ЭЭГ-показателей в цикле бодрствование-сон у гипертоников показывают, гго они могут быть нейрофизиологической основой сдвигов функционального состояния ЦНС. Общие показатели и некоторые характеристики сна в частности, скорость засыпания, количество пробуждений во время сна, представленность тех или иных ритмов ЭЭГ, а также характер взаимодей-л-вия полушарий мозга дают основания для предположения, что имеются изменения деятельности сомногенных структур, обусловленные развитием артериальной гипертензией. На основании полученных результатов сформулированы положения, развивающие существующие представления об эсобенностях организации дневного сна, механизмах сна вообще и роли Биологических часов в его регуляции.

Практическая значимость полученных результатов определяется возможностью применения характеристик сна для диагностики нарушений в деятельности ЦНС на ранних этапах развития артериальной гипертензиии и для разработки способов оценки и коррекции функционального состояния человека.

Работа выполнялась в рамках госбюджетных тем РОСТ-Н-39, N Гос. регистрации 01.88.0046228, РОСТ-Н-62, N Гос. регисграциии 01.9.10 044497, гемы 61.05.1995, N Гос. регистрации 02.7. 95 010803, , и тем межвузовской научно-технической программы ГК РФ ВО "Автоматизиированные си-Л'емы медико-биологического назначения, темы РОСТ-Н-Ю1, РОСТ-Н-84, М Гос. регистрации 01.9.10 044504, в рамках гранта С-Петербургского конкурсного центра фундаментального естествознания, темы 5.07.96, N. Гос. эегистрации 01.9.60 004131, темы 01.04.1997, N Гос. регистрации 01.06 )50703.

Апробация работы. Материалы диссертации изложены в материалах [II съезда Физиологического общества им. И.П.Павлова (Пущино, 1993), а гакже докладывались на конференциях "Физиологические исследования молодых ученых Северного Кавказа"(Ставрополь, 1989, Ростов-на-Дону, 1990), 2-ой Всесоююзной конференции (Ленинград, 1989), Международной <онференции по нейрокибернетике (Ростов-на-Дону 1992), на III Международном конгрессе "Экология города"(Ростов-на-Дону, 1995), XIII Между-тродном конгрессе Европейского общества исследователей сна (Брюссель, 1996), Международном конгрессе "Физическая культура, спорт и здоровье

нации" (С-Петербург, 1996), на заседании Ростовского отделения Физиош гического общества им. И.П. Павлова (Ростов-на-Дону, 1996), на заседани Ученого Совета НИИ нейрокибернетики им. А.Б.Когана (1997), в матери; лах Всеросийской конференции по сомнологии (Москва, 1998).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 140 страш цах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав (обзор литерату ры, методика, результаты исследования, обсуждение результатов), выводо и библиографического указателя, включающего 80 отечественных и 120 за рубежных источников. Работа иллюстрирована 10 рисунками и 20 табли цами.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В экспериментах принимали участие практически здоровые испытуе мые, мужчины и женшины в возрасте от 20 до 32 лет (10 человек) и гипер-тензивные больные (10 человек в возрасте от 19 до 35 лет) с диагнозом ней-рогенная гипертензия I степени, проходившие клиническое обследование на базе Ростовской Областной клинической больницы N 1. У всех испытуемых отсутствовала привычка спать в дневное время суток.

Исследования повторялись в лабораторных условиях, в ночное время с 20 часов, в дневное время - с 13 часов в течение 3-х дней. У всех испытуемых предварительно определяли биоритмологический статус (Ганноверский тест). Перед началом и после исследования все испытуемые проходили психологическое тестирование с использованием тестов-опросников, выявляющих их личностные и ситуационные особенности: САН, ситуативную тревожность по Спилбергу, работоспособность по штрих-тесту и по корректурной пробе Бурдона, определяли объем кратковременной памяти, длительность индивидуальной минуты и температуру тела.

Регистрировали ЭЭГ в 6 симметричных зонах коры- F3,F4,C3,C4,0i,0; по стандартной системе "10-20" монополярно относительно контралате-ральных референтных электродов, расположенных в области сосцевидных отростков. Электроокулограмму (ЭОГ) регистрировали монополярно, электроды помещали у внешних углов глаз. Электромиограмму (ЭМГ) субментальных мышц регистрировали биполярно. Электрокардиограмму (ЭКГ) регистрировали в 3-ем стандартном отведении. Биопотенциалы усиливали биоусилителями УБФ-4-03: ЭЭГ - в полосе 0.5-30 Гц, ЭОГ - 0.315 Гц, ЭМГ - 20-100 Гц, ЭКГ - 0.5-75 Гц. Электрофизиологические показатели записывали на 14-канальный магнитограф НО-68 и на магнитные диски ЭВМ. Визуальный контроль за качеством отведений и записи осуществляли при помощи двух 8-канальных индикаторов ИМ-789. В начале каждого обследования и после пробуждения (до подъёма) регистрировали ЭЭГ спокойного бодрствования при закрытых и открытых глазах.

Стадирование сна производили два независимых эксперта по общепринятой методике (Rechtschaffen А., Kales А.,1968 ), а также на базе про-

раммно-аппаратного комплекса, разработанного в НИИНК (Вербицкий •.В. и др., 1991).

Анализ ЭЭГ-параметров всех отведений и межполушарных взаимодей-твий проводился в реальном времени с использованием быстрого преобра-ования Уолша в трех диапазонах частот: альфа- ( 8-12 Гц), сигма- (11,5-16 ц), дельта- (0,5-3 Гц). Для анализа использовали параметры ЭЭГ центральных отведений, частота дискретизации составляла 10 мс. При анализе яьфа- и дельта-диапазонов частот длина анализируемой эпохи ЭЭГ со-¡тавляла 512 отсчетов, а при анализе в диапазоне "сонных" веретен - 256 отсчетов. Межполушарная асимметрия оценивалась по соотношению вредней спектральной мощности в указанных частотных диапазонах. Ре-(ультаты анализа накапливались в оперативной памяти и выводились на магнитный диск блоками по 360 последовательных оценок средней спек-гральной мощности и межполушарной асимметрии. Программа компьютерного анализа была специально разработана для решения целей исследо-$ания (Строкун Ф.Ф., 1990). Анализ выше перечисленных параметров про-юдился непрерывно на протяжении всего периода как дневного, так и ноч-юго сна.

При сравнении динамики развития сна использовали анализ межцент->альных отношений ЭЭГ лобных, центральных и затылочных отведений то показателям коэффициентов корреляций, (Владимирский Б.М., 1989).

Проверка статистических гипотез осуществлялась с использованием Т-сритерия Стыодента для независимых переменных, для оценки направлен-юсти изменений использовался метод регрессионного анализа Владимирский Б.М., 1983., Лакин JI.A., 1990).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

[. Особенности структурной организации дневного и ночного сна здоровых «спытуемых и больных гипертонией.

Выявлено, что структура и характер развития дневного сна (ДС) у лю-1ей, не привыкших спать в дневное время суток имеет ряд характерных >собенностей. Длительность дневного сна не превышала 85 минут. Соб-ггвенное время сна составляло 68% от общего времени пребывания в посте-га. Наблюдалась значительная вариабильность, как общего (от 60 мин до 24 мин), так и собственно времени сна (от 38 мин до 79 мин).

Латентный период (ЛП) сна, определяемый от момента отключения :вета до появления первого сонного веретена ( Kales A. at. al., 1967), со-тавлял в среднем по группе 32 мин ± 7,6. Если исследования начинались на зоне сниженной температуры тела (36.0-36.2° С), а также при уменьшении ¡ремени непроизвольной задержки мигания, то ЛП в целом по группе со-тавлял 14 мин. 14 сек ± 2,7. Еще более укорачивались значения ЛП сна, ес-ги за точку отсчета принималось начало дремоты (развитие медленных деижений глаз), а не момент отключения света.

"Неночной" сон характеризовался наличием не более, чем 1-1.5 циклов на. Как правило, в первом цикле сна хорошо представлены все стадии

медленноволнового сна (МВС), а в некоторых случаях, также, эпизода кратковременного парадоксального сна (ПС). Длительность отдельны стадий и фаз первого цикла составляла: 1-ой и 2-ой стадии МВС - около мин, 3-4-ой стадий МВС - около 5 мин, парадоксального сна - около 30 cei Нередко дневной сон обрывался до завершения ПС. Развивающийся 2-о: цикл сна обнаруживал наличие 1-й, 2-ой, и 3-ей стадий МВС, но мог обры ваться уже при достижении стадии дремоты или стадии "сонных веретен" также не достигнув ПС. Развитие сна, а именно смена одного цикла сн; другим (практически без наличия ПС) через кратковременное пробужден» является одним из характерных признаков "неночного" сна здорового ис] пытуемого.

В дневном сне максимально были представлены эпизоды МВС (65.f %). Первая и вторая стадии МВС были представлены практически одинаково (26.7 % и 25.0 %, соответственно), а третья и четвертая стадии вместе составляли всего лишь 14.1 % . В дневном сне наблюдался высокий проценз эпизодов бодрствования (30.3 %) и наименьшая (4.0 %) представленное« ПС (рис.1, А).

А Б

ss1 5.4%

Рис.1 Представленность различных стадий в динамике развития дневного (А) и ночного (Б) сна практически здоровых испытуемых AW- бодрствование, SSI, SS2-, SS3-4 - стадии медленноволнового сна, PS- парадоксальный сон.

"Нагрузка" на систему, регулирующую цикл бодрствование-сон (34 часа непрерывного бодрствования), увеличивала длительность сна на 1-2 часа, но не изменяла его характерных структурных особенностей. Четвертая стадия МВС отсутствовала или проявлялась очень кратковременно, но имел место ПС. Пробуждение, как правило, осуществлялось также из МВС.

В спокойном бодрствовании с закрытыми глазами перед дневным сном в ЭЭГ отмечалось доминированием альфа-ритма, с наибольшей его выраженностью в затылочных областях. По мере углубления релаксированного состояния нерегулярные альфа-волны сменялись модулированным ритмом с частотой волн 10-12 Гц, длительностью от 0.5 до 2.5 секунд и с интервалом между ними 0,3-5,0 сек. В дремоте и на 2-3 стадиях МВС наблюдалось чередование периодов депрессии альфа-ритма с его вспышками. Амплитуда альфа-веретен была в 2.5-3 раза выше амплитуды этого ритма до сна, а частота могла изменяться на ±0.5-0.9 Гц по сравнению со спокойным бодр-

ггвованием. Наибольшая выраженность альфа-веретен наблюдалась в ЭЭГ еменной области.

Тета-активность была характерна, как для состояния релаксации, так и щя всего периода развития МВС. Частота тета-волн составляла 7-8 Гц. По л ере развития сна отмечалось снижение средней частоты до 4-6 Гц.

Появлению сонных веретен предшествовала немодулированная актив-гость в сигма-диапазоне с частотой 14-16 Гц и амплитудой 30 мкВ. Эпи-юды такой активности перемежались с альфа- и тета-активностью и были максимально выражены в теменной области. Во время перехода от дремоты к МВС отмечалось появление сонных веретен в различных отведениях, : низкой степенью синхронности по коре и с наибольшей выраженностью в теменных областях. Генерализация сонных веретен сопровождалась увеличением их длительности до 2.5-3 сек., синхронном появлении и формировании пачек веретен (по три пакета в каждом). Следует отметить, что в дневном сне на ЭЭГ альфа-веретено могло непосредственно переходить в сонное веретено. Веретенообразная активность в сигма-диапазоне могла непосредственно меняться альфа-активносгью с частотой, характерной для спокойного бодрствования. В межверетенных интервалах были выражены низкоамплитудные медленные колебания тета-диапазона частотой 4.5-5 Гц. При синхронизации сонных веретен в межверетенных интервалах или непосредственно за веретеном появлялись медленные дельта-волны. Часто медленные волны "развивались" в направлении ото лба к затылку, постепенно "разбиваясь" на более быстрые. Когда веретенообразная активность снова становилась асинхронной, медленные волны модулировали сонные веретена, которые "разбивали" вершину дельта-волн и их нисходящие склоны на более высокочастотный ритм. Переход от локальных дель-га-волн к дельта-ритму осуществлялся через появление на ЭЭГ участков нескольких сгруппированных дельта-волн (по 3-4 волны в группе). Необходимо отметить, что в дневном сне отсутствовала непрерывная генерализованная дельта-активность. На фоне развития дельта-волновой активности могли появляться альфа-волны. В некоторых случаях альфа-волны могли модулироваться дельта-волной, подобно сонным веретенам, описанным ранее (Фельдман Г.Л., Буриков А.А., 1983). Последнее, однако, не эзначало пробуждения, так как вслед за этими феноменами, длящимися несколько секунд, продолжался МВС с веретенообразной активностью и группами дельта- волн.

Следует особо подчеркнуть, что характерной особенностью именно зневного сна является быстрая смена ЭЭГ-колебаний одного диапазона другим. Развивающийся альфа-, а также и тета-ритм могли сменяться одиночными дельта-волнами или низкочастотным альфа-ритмом с веретено-эбразной модуляцией амплитуды, а переход к альфа-ритму возможен был и та еле появления в ЭЭГ дельта-волн.

В ПС выявлялась характерная низкоамплитудная альфа-подобная ак-гивность, аритмия в деятельости сердечной сосудистой и дыхательной си-ггем и быстрые движения глаз. Тоническая стадия ПС отмечена не была.

Пробуждение происходило или "мгновенно" (в течение 0.5-3 сек) и ЭЭ становилась характерной для активного бодрствования, с обычным, пре; шествующим возрастанием тонуса мышц, или медленно, когда ритмы сн на ЭЭГ постепенно заменялись альфа-активностью параллельно с увеличе нием амплитуды ЭМГ. При этом частота альфа-волн после пробуждени была ниже, чем до сна ( 8-10 Гц и 10-12 Гц, соответственно), и даже поел полного пробуждения в ЭЭГ испытуемых еще в течение 10-15 минут отме чались замедленные ритмы. Сходные изменения частотных характеристш альфа-ритма при пробуждении были отмечены ранее (Литвиненко С.Н. 1995, 1997).

Длительность ночного сна (НС) у здоровых испытуемых после предше ствующего дневного сна, составляла (в среднем по группе) 6 часов 25 минут, а собственно сон составлял 78,4 % от общего времени пребывания е постели. Развивающийся ночной сон имел 5-6 полных циклов сна, и лишь у двух испытуемых отмечалось начало еще одного нового цикла. Длительность полного цикла сна в норме не превышала 60 минут. При этом, распределение отдельных стадий и фаз сна соответствовало данным литературы (Латаш Л.П., 1967; Шеповальников А.Н.,1967, 1971; Вейн А.М.,1967; Вейн А.М., Хехт К.,1984). В первом цикле был максимально представлен МВС (2-ая и 3-ья стадии) и менее выражен ПС. По мер'е развития сна увеличивалась представленность ПС и практически отсутствовал глубокий дельтаволновой сон. Индивидуальные различия проявлялись, в первую очередь, в продолжительности стадий.

ЛП наступления ночного сна и его отдельных стадий для первого цикла были меньше, чем у этих же испытуемых в предшествующем дневном сне. Эти факты могут свидетельствовать о преобладании активности сомноген-ных структур мозга, ответственных за развитие конкретных фаз и стадий, в отличии от дневного сна, когда преобладают активирующие влияния.

Анализ представленности стадий и фаз во сне показал, что наибольший процент общего времени сна занимал ПС (31.7%), наименьший - стадия дремоты (5.7%) (рис.1,Б). Предшествующий дневной сон практически не сказывался на представленности в ночном сне 1-ой и 3-4-ой стадий МВС, но вызывал изменения представленности 2-ой стадии и ПС. По-видимому, предшествующий дневной сон оказывал влияние на системы мозга, опо-угнетающие активность таламических структур. В результате, сокращается время, занимаемое, в первую очередь, стадией сонных веретен.

Характер последовательной смены доминирования одного ритма другим у людей, предварительно спавших в дневное время суток, не обнаруживал каких-либо отличий от описанных в литературе характеристик ночного сна.

При анализе динамики ЭЭГ во сне у здоровых испытуемых были выявлены периодические колебания спектральной мощности в альфа-, дельта-и сигма-диапазонах частот, имевшие место на протяжении всего ночного сна. Полученные значения коэффициентов регрессии спектральной мощ-нос-ти ЭЭГ показывают достоверное снижение ее уровня к моменту про-

>уждения, выраженное более значительно в дельта- и альфа-диапазонах шетот.

При сравнении динамики спектральной мощности ЭЭГ-частот в днев-юм и ночном сне, отмечаются некоторые различия как в ее выраженности, ~ак и в направленности этих изменений в разных диапазонах частот. Выяв-тенная в ночном сне фазность изменений уровня спектральной мощности, »дневное время не была обнаружена.

Развитие дневного сна происходило на фоне сниженного уровня спек-гральной мощности в дельта- и альфа-диапазонах частот. В связи с тем, гго описанные выше особенности структурной организации дневного сна юзволили классифицировать его как "небыстроволновой", вероятно, мож-ю говорить, что динамика спектральной мощности отражает развития МВС. Значения коэффициентов регрессии позволяют говорить о достоверном увеличении спектральной мощности ЭЭГ в дневном сне к моменту пробуждения, наиболее выраженное в дельта-диапазоне частот. После пробуждения уровень спектральной мощности в дельта-, альфа- и в сигма-тиапазоиах частот снижался.

Поскольку динамика дневного сна имела выраженные черты сходства с начальными этапами развития ночного сна, представляется интересным ;равнение спектральных характеристик в эти периоды. Проведенный ана-шз спектрального распределения мощности ЭЭГ-частот выявил однона-травленные изменения этих характеристик в начальные периоды развития ючного сна и на протяжении всего дневного сна у здоровых испытуемых. Наиболее выражены эти изменения были в альфа- и дельта-диапазонах частот. Однако, следует отметить, что уровень спектральной мощности в ноч-юм сне был достоверно выше во всех исследуемых диапазонах частот рис.2).

При исследовании дневного сна гипертензивных испытуемых (ГБ) было 'становлено, что сон развивался лишь у 80% испытуемых и длился от 60 1инут до 2,5 часов. Выделялось не более 1-1.5 полных циклов сна, переход >т одного цикла к другому у гипертензивных больных, как и в группе здо-ювых испытуемых, осуществлялся из МВС. Анализ дневного сна показал, то в первом цикле были представлены практически все стадии МВС, а в ¡екоторых случаях присутствовали эпизоды ПС с четко выраженными раницами. В длительности стадий проявлялись индивидуальные особен-ости испытуемых.

ЛП засыпания составлял в среднем 12 мин ± 4,7 и был короче, чем у цоровых испытуемых. Следует отметить зависимость ЛП сна от длитель-ости перехода от бодрствования ко сну, а также его связь с динамикой азвития 1-ой стадии МВС. ЛП наступления сна у гипертензивных больных ыл меньше и стабильнее, если за точку отсчета принималось начало 1 сга-ии МВС и составлял всего 4 минуты 38 сек ± 2.1.

В дневном сне гипертензивных больных проявлялась зависимость гльтаволнового сна от длительности стадии сонных веретен. Уровень ак-шности мозговых структур во время бодрствования, а также длительность

правое полушарие

левое полушарие

СМ {/сл.ед) 3200

СМ (уся.ев) 1000

СМ (усл.ед) 3200

альфа-диапазон

СМ (усл.еп) 1000

500

_ ЕЭ н<г»иоа. 0 у

^ЕЗ — ЛИ«»н«1 1

га Н<*чио*

га яочнв! " АНТОНОВ

сигма-диапазон

Рис. 2. Сопоставление мощности (СМ) спектральных характеристик ЭЭГ дневного и начального периода ночного сна у здоровых испытуемых.

развития МВС являются определяющими для наступления и развития ПС в дневное время суток у гипертоников. Затягивание перехода от бодрствования к стадии "веретен" приводило или к увеличению ЛП наступления ПС, или к его полному отсутствию.

Пробуждение после дневного сна осуществлялось чаще из 2-ой стадии МВС.

У больных большую часть времени занимал МВС-73.8 % и наименьшую - ПС-3.5.% (рис.3, А). В МВС, в среднем по группе, высокий процент со- ставляла длительность 1-ой стадии сна - 18.9 %, 2-ая стадия и стадия глубокого дельтаволнового сна имели одинаковую представленность - 27.3% и 27.7%, соответственно. С, увеличением представленности неглубоких стадий МВС уменьшалась и представленность дельтаволнового сна. Отмечался большой процент эпизодов бодрствования, ( 22.6%). Следует подчеркнуть, что пробуждение происходило из всех его стадий.

Длительность ночного сна в среднем по группе составляла 5 час 55 мин, а собственно сон занимал не более 75.3 % от общего времени нахождения в

постели, что, возможно, нашло отражение в низкой субъективной оценке качества сна всех без исключения испытуемых. Не было выявлено зависимости длительности ночного сна от предшествующего дневного сна.

А Б

Рис.3. Представленность различных стадий в динамике развития дневного (А) и ночного (Б) сна гипертензивных больных.

AW- бодрствование, SSI, SS2-, SS3-4 - стадии медленноволнового сна , PS- парадоксальный сон.

Развивающийся сон имел 5 полных и один неполный цикл. Длительность полного цикла у гипертензивных больных составляла в среднем 94 минуты, что превышало значения длительности цикла у здоровых испытуемых. В первом цикле был максимально представленн МВС (2-ая и 3-4-ые стадии) и менее выражен ПС. Индивидуальные особенности 1 -го цикла сна проявлялись, в первую очередь, в продолжительности стадий МВС. Наиболее стабильной была длительность стадии дремоты (4-5 минут) и фазы ПС (2-3 минуты). Эпизоды глубокого МВС, отсутствовавшие во второй половине ночи у здоровых испытуемых, имели место вплоть до пробуждения в утренние часы.

ЛП засыпания в среднем по группе испытуемых составлял 28 мин + 6.7. Индивидуальные колебания значений ЛП в ночном сне были более вариабельны, чем у тех же испытуемых днем. Проявлялась четкая зависимость значений ЛП сна от динамики перехода от бодрствования ко сну, наступление ПС - от динамики развития МВС.

Анализ стадий и фаз в ночном сне у гипертензивных испытуемых показал, что в нем наиболее выражен МВС-51.4%, однако имели место различия з представленности отдельных его стадий (рис. 3, Б). Значительно сокра-цалось время 2-ой стадии МВС (22,7%) и увеличивалось содержание стадии зремоты (12%). При этом, представленность 3-4-ой стадий МВС (18%), а также ПС (24.6 %) отличалась от данных других исследователей для здоро-1ых испытуемых.

Следовательно, дневной сон практически не сказывался на представлен-гости в ночном сне 3-4-ой стадий МВС и фазы ПС. В то же время, значительно увеличивалось содержания 1-ой стадии МВС, а также эпизодов юдрствования во сне.

Пробуждение, как правило, осуществлялось преимущественно из 2-о* стадии МВС.

Анализ характеристик ЭЭГ при смене одной фазы другой в ночном сш гипертензивных больных, спавших днем, не выявил каких-либо отличий от описанных ранее в литературе. Однако, в ночном сне у них имели месте частые переходы от более глубоких стадий сна к менее глубоким и даже кратковременному пробуждению. Происходила частая смена одного ритма другим. В частности, вслед за сонным веретеном или дельта-волнами могли сразу возникнуть альфа-волны, что нами было отмечено в дневном сне здоровых испытуемых. У 6 испытуемых-гипертоников отмечалась низкая частота сигма- и альфа-ритмов. Так, средняя частота альфа-ритма в состоянии спокойного бодрствования составляла 8-9 Гц, в дремоте отмеча-1 лись эпизоды со средней частотой 7 Гц, а частота внутри сонного веретена во 2-ой стадии МВС составляла 10-12 Гц (у здоровых испытуемых - 12-16 Гц).

3. Динамика функциональной межполушарной асимметрии по показателям средней спектральной мощности ЭЭГ в дневном и ночном сне у здоровых испытуемых и гипертензивных больных.

В соответствии с особенностями межполушарного взаимодействия в состоянии релаксированного бодрствования в дневное время суток все испытуемые были разделены на три группы (рис.4.1). В группу "А" (она была самой многочисленной у нормотоников) были отнесены испытуемые с левосторонним доминированием в альфа- и сигма-диапазонах частот и правосторонним - в дельта-диапазоне частот. В группу "Б" входили испытуемые с доминированием правого полушария в альфа и сигма-диапазонах и левого полушария - в дельта- диапазоне частот (наиболее многочисленная у гипертоников). Испытуемые с разносторонним доминированием полушарий мозга в альфа- и сигма диапазонах частот были отнесены в группу "В". По мере релаксации наблюдалось усиление взаимодействия полушарий мозга, через периодическое усиление или уменьшение согласованности активности полушарий мозга, завершающееся, в конечном итоге, сглаживанием межполушарных различий. Момент сглажевания межполушарных различий, по нашему мнению, и является критической точкой пдэехода от бодрствования ко сну. Длительность периода "симметризации" полушарий была неодинакова как у отдельных испытуемых, так и у одного и того же испытуемого в различные дни обследования

Наступление 1-ой стадии МВС (дремоты) вновь приводило к преимущественному доминированию одного из полушарий мозга.

Динамика межполушарного взаимодействия имела свои особенности в различных диапазонах частот. Так, у здоровых испытуемых в группе А в альфа- и сигма-диапазонах частот отмечалось увеличение отрицательных значений коэффициентов асимметрии (КА), в группе Б - уменьшение положительных значений КА, а в группе В происходило сглаживание межполушарных различий. Динамика межполушарного взаимодействия в дельта-диапазоне частот имела иной характер. У испытуемых групп А и В отмеча-

юсь снижение абсолютных значений КА, в то время как у испытуемых руппы Б происходило их увеличение.

Дневной сон I

150 200 250 300

Циин)

эльфа-риил сигма-ритм дельта-ритм

'ис. 4. Динамика межполушарных отношений в дневном (I) и ночном (И) сне у здоровых испытуемых.

Анализ спектральный мощности КА показал, что наиболее выражена меж полушарная асимметрия в дневном сне в диапазоне частот от 0.5 до 4 Гц,, наименее - на частотах от 8 до 18 Гц. Более широкий диапазон повышена межполушарной асимметрии наблюдался в группе Б в низкочастотной час ти спектра - от 0.5 до 7 Гц. В высокочастотной составляющей спектра вы являлось 2 пика мощности КА в диапазонах 17-19 Гц и 23-25 Гц.

Показано, что в дневном сне период изменения межполушарных отно шений в альфа-полосе составлял около 12 мин, а в сигма-полосе - 14 мин I 25 мин.

К пробуждению у испытуемых групп А и Б (во всех исследуемых диапазонах частот) восстанавливался уровень межполушарных отношений, характерный для состояния спокойного бодрствования до сна, а в группе Е сохранялся высокий уровень межполушарных различий с доминированием правого полушария мозга.

Выявлено, что у испытуемых группы А отмечался длительный сон (9С мин.) с ЛП засыпания 8-10 минут и значительной представленностью глубокого МВС (18-19%), а также с кратковременными эпизодами РС (от 2С сек. до 1.5 мин). Для испытуемых, входящих в группу Б, характерным был длительный сон (120 мин.), с ЛП засыпания до 45 минут и с высоким содержанием.^ 50%) неглубоких стадий МВС. Длительность дневного сна в группе В с, ЛП не превышавшим 18 мин и максимальной представленностью 2 стадии МВС (до 35 %), составляла 60-80 минут. Отмечено, что > обследуемых этой группы был наиболее длительный ПС (до 10 минут), после которого наступало пробуждение. В то время, как у испытуемых групп А и Б пробуждение осуществлялось из 2-ой или 3-ей стадий МВС.

Распределение по группам в ночном сне соответствовало таковому в дневном сне, но межполушарные различия были более выражены.

Обнаружено, что характер взаимодествия полушарий мозга является устойчивой индивидуальной характеристикой человека и не зависит от времени суток начала сна.

При развитии ночного сна и в последующие его периды в норме отмечался сдвиг в сторону доминирования левого полушария в альфа- и сигма-диапазонах частот и уменьшение правостороннего доминирования в дельта-диапазоне частот у испытуемых групп А и В. У испытуемых группы А на протяжении первых 120-150 минут сна наблюдалось последовательное увеличение увеличение доминирования левого полушария мозга в дельта-диапазоне частот, а в -последующие часы ночного сна - доминирование правого полушария в этом диапазоне частот. Наиболее четко такая динамика выявляется. Установлено, что наиболее значительные межполушарные различия регистрировались в дельта-диапазоне частот (от 0.5 до 3 Гц) , а наименьшие - в высокочастотной части спектра (более 20 Гц).

В ночном сне выделены периоды смены доминирования одного полушария другим. В альфа-диапазоне частот минимальный период составлял около 30 мин, а наиболее длительный период около 59 мин, тогда, как в сигма-иапазоне частот - около 22 мин и около 63 мин, соответственно.

У гипертензивных больных во всех диапазонах частот также обнаружилась зависимость доминирования полушарий мозга от глубины и продолжительности дневного сна (рис.4,1). Причем, повышенная активность >. фавого полушария мозга коррелировала с развитием более глубокого и щительного сна, а а левого полушария приводило к увеличению ЛП, со-сращению общей длительности глубоких стадий сна и даже к полному его этсутствшо.

I П

1(мин)

100 "ЙО 20О 250

Чмин)

альфа-диапазон сигма-диапазон дельта-диапазон

Рис.4. Динамика межполушарных отношений в дневном (I) и ночном (II) сне у гипертензивных испытуемых.

По-видимому, время, необходимое для засыпания испытуемых, и сам развитие состояния сна связаны у них с успешностью образования дом! нантного очага возбуждения в правом полушарии вследствии внутренни или внешних факторов среды.

При сопоставлении анамнеза истории болезни у гипертоников с рапр< делением их по группам (в соответствии с динамикой межполушарных о! ношений) было установлено следующее: в группы А и В входили испыту( мые, находившиеся на первичном обследовании в областной клиническо] больнице для установления диагноза, с жалобами на частые головные бол) и субъективными характеристиками нарушений сна, а в группу Б - испы туемые с уже установленным диагнозом "гипертони-ческая болезнь I степе ни".

Снижение межполушарного взаимодействия в состоянии релаксирован ного бодрствования и при возникновении первых эпизодов сна, в частносл дремоты, практически во всех описанных группах инициировалось часты ми "переливами" активности от одного полушария мозга к другому.

Анализ смены доминирования активности одного полушария другиг выявил, что наименьший период в доминировании полушарий в альфа диапазоне частот составлял 13 мин, наибольший - 21 мин, а в сигма диапазоне -18 мин и 38 мин, соответственно.

При развитии ночного сна у гипертензивных больных групп А и В от мечалось доминирование левого полушария мозга в альфа- и сигма диапазонах частот (с большей выраженностью межполушарной асиммет рии в сигма-диапазоне), что имело место также в течение первых 150-181 минут сна и в дельта-диапазоне частот. В последующем происходило сни жение межполушарных различий в дельта-диапазонах частот. В группе Б, 1 состоянии релаксированного бодрствования наблюдалась различная кар тина доминирования полушарий мозга в исследуемых диапазонах частот ] дневное и ночное время, как в норме. В ночном сне у гипертензивных боль ных отрицательные значения КА отмечались в сигма- и дельта-диапазона: частот, положительные- в альфа-полосе.

Следовательно, на протяжении всего ночного сна у гипертензивны: больных групп А и В отмечается преимущественная активация правого по лушария, а у испытуемых группы Б - левого полушария мозга. Причем , ] группах А и Б у испытуемых гипертоников в дельта-диапазоне частот до минирует правое полушарие, что характерно для здоровых обследуемых.

Проведенный анализ периодичности изменений показателей межполу шарных отношений, выявил, что наиболее длительные периоды колебанш значений этого показателя в исследуемых диапазонах частот наблюдалиа в группе Б (в альфа- до 115 мин, в сигма- до 90 мин и до 130-150 мин - 1 дельта- диапазонах частот). Следует отметить, что длительность периодо! колебаний межполушарных отношений в сигма- и альфа-диапазонах час тот коррелирует с длительностью цикла ночного сна (КК= 0.74). При это;, установлено, что наиболее выраженные межполушарные различия имел! место в диапазоне частот от 0.5 до 7 Гц и от 20 до 27 Гц.

Анализ межцентральных отношений показал, что у больных артериаль-ой гипертензией на каждой стадии цикла бодрствование-сон уровень про-гранственной синхронизации ЭЭГ затылочных областей коры с ЭЭГ дру-ими исследуемыми структурами достоверно выше (р<0.05 - р<0.007), чем у ормотензивных испытуемых, причем различия максимально были выра-сены в МВС (табл.1).

Анализ значений коэффициентов корреляции (КК), полученных на раз-1ых этапах цикла бодрствование-сон, показал, что реорганизация связей шопотенциалов затылочных областей коры мозга с другими структурами, фоисходящая в различных функциональных состояниях, в норме затраги-iaer реорганизацию активности лобных* областей, а при гипертонии - лоб-гых и симметричных затылочных областей. При пробуждении в норме на-шюдаегся усиление связи ипсилатеральных центральных и затьшочных об-гастей, а у гипертензивных больных - КК ЭЭГ ипсилатеральных лобных и (ентральных с затылочными областями мозга.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Установлено, что развивающийся дневной сон у здоровых испытуемых 1ыл медленноволновым, без наличия эпизодов 4-ой стадии МВС, стадии амой ценной для организма, как считают многие исследователи (Фельдман \Л., 1981; Ротенберг B.C., 1982; Левин Я.И., 1983; Вейн A.M. и др., 1985; Vebb W., Agnew Н, 1965; Hobson J., 1986,1990).

Наблюдаемая структура дневного сна в норме была схожа со сгрукту-ой ночного сна у людей с нарушениями функций ЦНС (Вейн A.M. и др., 978; Gastant, et. al., 1982) или подвергшихся действию различных нагру-ок (Малолетнев В.Н., 1986; Федоренко В.Н., 1989; Ротенберг B.C., 1982). 1ричем, бьшо установлено, что динамика процесса засыпания во многом бусловлена способностью индивида адаптироваться к новым условиям, огда происходит нарушение старого и формирование нового ритма. Отучается уменьшение длительности сна, его фрагментарность, при которой аспределение частот появления в течение определенного промежутка вре-гени сна повторяется и соответствует описанному в литературе распреде-ению, которое имеет место в течение всей ночи"(Иванов-Муромский К.А., 985).

Полученные нами результаты свидетельствуют, что развитие дневного яа идет ускоренным темпом - сокращается время течения стадий МВС и [С у испытуемых. Это, вероятно, обуславливает и малую эффективность и невного сна. По-видимому, повышенная активность неспецифической регулярной формации не мешает переходу от бодрствования ко сну и его азвитгао, но в комплексе с таламическим синхронизирующим аппаратом, о снижает эффективность его протекания. Это отражается в сохранении тьфа-активности на всех стадиях МВС, что было отмечено ранее при на-ушениях ночного сна (Карманова И.Г., Оганесян Г.А., 1995; Литвиненко и р., 1995; Литвиненко С.Н., 1997). Наблюдаемая кратковременность ПС и реимущественная представленность неглубоких стадий МВС в дневном ie являются, по-видимому, адаптивной реакцией организма, обусловлен-эй результатом циркадианной модуляции взаимодействия сомногенных и

активирующих структур мозга в сторону повышения активности после; них.

Анализ полученных экспериментальных результатов показал, что я динамику развития ночного сна, как у здоровых, так и гипертензивных и( пытуемых влияет предшествующий дневной сон, имеющий свои специф! ческие особенности.

Обеспечение адекватного уровня ночного сна в норме, характеризуй щегося резким увеличением количественной представленности ПС и сс кращением времени течения МВС, по-видимому, обусловлено дифференци рующим взаимодествием восходящих активирующих влияний с разным; звеньями таламо-кортикальной синхронизирующей системы.

Наблюдаемое увеличение процентного содержания 1-ой стадии МВС эпизодов бодрствования во сне у гипертензивных больных в дневное врем суток, вероятно, свидетельствует о повышенной активности ретикулярно: активирующей системы у таких испытуемых (Ганжа Б.Л., Багач, 1972).

Спектральный анализ всего дневного и начальных эпизодов ночног сна позволяет сделать предположение об однородности процессов, лежагци в основе развития сна, протекающего в разное время суток. Тем не мене< реализация этих процессов, вероятно, модулируется циркадианным осцил лятором и протекает на разных уровнях активности систем, ответственны за развитие цикла бодрствование-сон, что находит отражение в выражен ности альфа-активности и сонных веретен,.

Анализ межцентральных отношений ЭЭГ у здоровых испытуемых : гипертензивных больных на разных стадиях цикла бодрствование-сон сви детельствует о существенных особенностях в рапределении активности исследуемых образованиях мозга. Межцентральные отношения ипси- ; контролатеральных пунктов лобной, центральной и затылочной облаете; коры больших полушарий мозга свидетельствуют, что происходящая реор ганизация этих связей в норме связана с активностью лобных, а при гипер тении - лобных и затылочных областей коры. Полученные результаты мс гут быть обусловлены следующим: 1) затылочные области коры являютс основными неокортикальными проекциями заднего гипоталамического я/ ра - образования, играющего важную роль в центральных механизмах ар териальной гипертонии; 2) в патогенезе и в течение артериальной гипертс нии важную, если не ведущую роль играют нарушения гипоталамс кортикальных отношений; 3) патологический процесс на диэнцефально! уровне вызывает изменение межцентральных отношений биоэлектрически процессов в коре больших полушарий. Это позволяет предположить, чт увеличение уровня пространственной синхронизации биопотенциалов за тылочных областей коры с другими областями неокортекса у больных н начальных стадиях гипертензии связано с этиологией артериальной гипер тонии. ' - •

1 Есть основание полагать, что различие ЭЭГ-паттернов сна в норме ; при гипертензии разных стадиях цикла бодрствование-сон отражают осс бенности нейрофизиологических механизмов, ответственных за формирс вание у них состояний сна и бодрствования.

Наблюдаемое увеличение скоррелированности биопотенциалов исследуемых отделов мозга, увеличение устойчивости поддержания простран-¡твенного паттерна биопотенциалов при развитии сна у гипертензивных Зольных, отражают особености в деятельности образований мозга, ответ-гтвенных как за развитие сна, так и за регуляцию артериального давления [Шевелева Г.Ш., 1988).

Результаты изучения межполушарной асимметрии свидетельствуют о зысокой функциональной активности правого полушария (в альфа- и дельта-диапазонах частот) у здоровых, и левого полушария - у гипертензивных испытуемых. У гипертензивных больных, по сравнению с нормой, наблюдается явление инверсии полушарного доминирования в исследуемых диапазонах частот. В основе этого процесса может лежать нарушение нормального доминирования суммарно-рецепрокных межполушарных взаимоотношений (Бианки В.Л.,1967).

Наблюдаемое постепенное уменьшение выраженности межполушарной асимметрии в процессе развития сна в дневное время суток, по-видимому, обусловлено ослаблением взаимотормозных влияний полушарий мозга друг на друга (Жаворонкова Л.А.,1997). Одна из форм модуляции, как установлено в нашем исследовании, приводящая к данному эффекту, проявляется^ начале в быстром, кратковременном повышении активности то в одном, то в другом полушарии и, в конечном итоге, завершается сглаживанием межполушарных различий. Эти явления могут быть обусловлены тем, что условия односторонней переработки информации сохраняются короткое время, поскольку наличие межполушарных связей обеспечивает мгновенную передачу информации в другое полушарие (Леутин В.П., Николаева Е.И., 1988). Очередность преобладания одного из полушарий мозга, по-видимому, определяется эффективностью процесса переработки информации, адресованного от одного полушария мозга к другому в процессе развития сна у здоровых и больных испытуемых.

Подкорковые механизмы посредством неспецифического наличия возбуждений избирательно обуславливают активацию деятельности то одного, го другого полушария, инициируя доминирование одного из них (Бианки В.Л., 1989). При этом, существенную роль "переключателя" полушарного доминирования отводят ретикулярной формации, которая осуществляет как внутри-, так и межполушарную активацию и дезактивацию коры (Русинов B.C., 1969; Бианки В.Л., 1989).

Таким образом, получение нами данные показывают, что "дневной" :он может служить не только для изучения хронобиологии сна и его нарушений, но и быть моделью для апробации методов его направленной коррекции с целью оптимизации некоторых видов трудовой деятельности и улучшения здоровья человека.

ВЫВОДЫ

I. Характерными особенностями структурной организации дневного сна ¡доровых испытуемых является кратковременность его течения, длитель-тость засыпания, быстрые переходы от 2-ой стадии МВС к 3- стадии, рез-

кое уменьшение времени протекания 4-ой стадии и малая представленное! ПС; для гипертензивных больных характерно увеличение длительности представленности глубоких стадий дневного сна.

2. Сокращение времени течения стадий МВС и малая количественная пре; ставленность ПС свидетельствуют о ускоренном темпе протекания дневнс го сна у здоровых испытуемых и гипертензивных больных.

3. Показана зависимость развития ночного сна от предшествующего дна ного сна, вызывающего сокращение длительности циклов сна, уменьшени процентной представленности стадии " сонных веретен" и увеличение ПС.

4. Структурная организация ночного сна гипертензивных больных харак теризуегся увеличением времени бодрствования в динамике развития сна частыми пробуждениями, возвратами от 4-ой стадии к 3 и 2 стадиям МВС 1 даже к дремоте.

5. Существует единый механизм сна, о чем свидетельствует сходство картш развития дневного и начальных отрезков ночного сна. Прерывание (дневного) сна, в одном случае и динамическое его развитие (ночного), I другом, связаны с разным исходным уровнем сомногенных и активирую щих систем в суточном ритме.

6. Межполушарная асимметрия (по показателям ЭЭГ) представляет собо! динамический процесс, меняющийся как в течение всего периода сна, так I в соответствии с фазами и циклами сна. Качественной смене функциональ ного состояния, а именно, переходу от бодрствования ко сну и от сна 1 бодр

ствованию, соответствует усиление взаимодействия полушарий мозга, при водящее к снижению межполушарных различий.

7. Установлено, что при преимущественной активации правого полушари: мозга в состоянии релаксированного бодрствования развивается достаточ но длительный и высокоэффективный сон, а при преимущественной акта вации левого полушария - сон длительный, но эффективность и качеств» его весьма низкие. Для здоровых испытуемых характерна преимуществен ная активация правого полушария в динамике развития сна; для гипертен зивных больных - преимущественная активация левого полушария.

8.У гипертензивных больных в состоянии бодрствования и сна уровеш пространственной синхронизации биопотенциалов симметричных заты лочных областей коры, а также ипсилатеральных пунктов затылочной I лобной, затылочной и центральной областей коры выше, чем у здоровы: испытуемых. Эти различия максимально выражены в МВС.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

. Многопараметрическая оценка и немедикаментозная коррекция функ-[ионального состояния. // В мат. 2-й Всес. конф. "Принципы и механизмы [еятельности мозга человека. - Л-д, 1989. - С. 107-108 (соавт. Буриков A.A., 1роботя Н.В., Кайдановская .Л., Литвиненко С.Н).

!. Дневной сон человека-оператора. // В мат. X междун. конф. по нейроки-5ернетике "Проблемы нейрокибернетики".- Ростов-на-Дону, 1992.- С.223 соавт. Буриков A.A.).

Изменение показателей в работе сердечно-сосудистой системы // В мат. X лежд. конф. по нейрокибернетике "Проблемы нейрокибернетики". - Рос-:ов-на-Дону, 1992. - С. 224 (соавт. Дроботя Н.В.).

1. Сравнительный анализ межцентральных отношений ЭЭГ здоровых ис-1ытуемых и больных артериальной гипертензией на разных стадиях цик-ia бодрствование-сон. // В мат. III съезда физиол. общ-ва. - Пущино-на-Зке, 1994. - С. 256 (соавт. Буриков A.A.).

>.. Динамика межполушарных отношений ЭЭГ в цикле бодрствование-юн в норме и на разных стадиях развития гипертонической болезни. // Ежегодник РГУ, 1994. - С. (соавт. Буриков А.А).

i. Effects of the acoustic noise on the human daytime sleep. // In: III-rd ntern. conf. "Urban Ecology" Rostov-on-Don (Russia), Nish (Serbia), 1995. -1143. (соавт. Буриков A.A).

'. Влияние тревожности испытуемых на параметры пробуждения из ноч-гого сна // В мат. "Физическая культура, спорт и здоровье нации". Мат. XI Лежд. конгр. - С-Петербург, 1996. - С.1789 (Литвиненко С.Н., Буриков LA).

. Swalloving motions in man during sleep. //In: APSS Annual Meeting.-tochester.USA.- 1997.- C.1749 (соавт. Дергачева О.Ю., Мареев Д.В., Бури-:ов А.А).

. Влияние звука на дневной сон человека. IIВ ежегодный сбор, научн. тру-;ов аспир. и сотр. РГПУ.- Ростов-на-Дону, 1997,- С. 160 (соавт. Буриков i.A., Скляр В.Н.).

0. Перестройка пространственно-временной организации веретен ЭКоГ ролика сенсорной стимуляцией. //В ежегодный сбор. науч. трудов аспир. и отруд. РГПУ.-Ростов-на-Дону, 1997.- С. 173 (соавт. Гуренко Е.Ю., Скляр

1.H., Буриков A.A.).

1. Глотательные движения в динамике ночного сна человека. // В ежегод-ый сбор. науч. трудов аспир. и сотруд. РГПУ. - Ростов-на-Дону, 1997.- С. 55 (соавт. Дергачева О.Ю., Мареев Д.В., Буриков А.А).

2. Изучение показателей работы сердечно-сосудистой системы в ночном не// В мат. Всерос. конфер. по сомнологии.-М., 1998,- С. 73 (соавт. Бури-ов A.A.).

3. Сравнительный ЭЭГ-анализ дневного и ночного сна человека// В мат. серос. конфер. по сомнологии,- М., 1998,- С.113(соавт. Попов Я.А.).

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ЭЭГ - электроэнцефалограмма ЭМГ - электромиограмма

ЭОГ - электроокулограмма - ч ЛП - латентный период КА - коэффициент асимметрии " " КК - коэффициент корреляции ДС - дневной сон НС - ночной сон

ГБ -гипертензивные больные ЗИ - здоровые испытуемые

СМ - спектральная мощность

Подписано к печати 13.11.98 г. Формат бумаги 60 X 84 /8. Бумага офсетная. Пен. лист. 1. Заказ № 17. Тираж 100 экз. Иэаательско-полиграфический комплекс БИОС РГУ 344091, г.Росгов-на-Дону, ул. Зорге 28/2, переход 3-4 этажей, телефон: 22-38-45 (7 линия)

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Гутерман, Лариса Александровна, Ростов-на-Дону

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ НЕЙРОКИБЕРНЕТИКИ

им. А.Б. КОГАНА

На правах рукописи

ГУТЕРМАН ЛАРИСА АЛЕКСАНДРОВНА <?

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ЭЭГ-АНАЛИЗ ДНЕВНОГО И НОЧНОГО СНА ЧЕЛОВЕКА В НОРМЕ И НА НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ РАЗВИТИЯ ГИПЕРТОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ

03.00.13 - физиология человека и животных

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: зав. отделом НИИНК профессор, доктор биол. наук Буриков A.A.

Ростов-на-Дону 1998 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.1

1.1.1.

1.1.2.

1.2. 1.3.

Глава 2.0. 2.1.

2.2.

2.3.

Глава 3.0.

3.1.

Введение 4 стр.

Глава I АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕР АТУ- 7 стр.

РЫ

Циклическая организация биологических 7 стр. ритмов человека.

Циркадианная организация цикла бодрство- 7 стр. вание-сон.

Циркадианная организация температурного 11 стр. цикла человека.

Структурная организация сна человека. 14 стр.

Изучение межполушарных отношений в 17 стр. цикле бодрствование-сон.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 26 стр. Методика электрофизиологического иссле- 27 стр. дования

Методика автоматизированного анализа по- 29 стр. лученных результатов.

Методика психофизиологического исследо- 31 стр. вания.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАЦЩ 34 стр.

Результаты исследования. струк^ур^щ орга- 34 стр. низации дневного и ночного сна практически здоровых испытуемых и гипертензивных больных.

3.1.1. Результаты исследования структурной орга- 34 стр. низации дневного сна практически здоровых испытуемых

3.1.2. Особенности структурной организации ноч- 48 стр. ного сна практически здоровых испытуемых, с предшествующим дневным сном.

3.1.3. Особенности структурной организации днев- 53 стр. ного сна гипертензивных больных.

3.1.4. Особенности структурной организации ноч- 58 стр. ного сна гипертензивных больных, после предшествующего дневного сна.

3.1.5. Сравнительный анализ параметров дневного 64 стр. и ночного сна у практически здоровых испытуемых и больных гипертонией.

3.3. Динамика функциональной межполушарной 75 стр. асимметрии по показателям средней спектральной мощности ЭЭГ в цикле бодрствование-сон.

3.3.1. Динамика функциональной межполушарной 75 стр. асимметрии по показателям средней спектральной мощности ЭЭГ в дневном сне практически здоровых испытуемых

3.3.2 Динамика функциональной межполушарной 81 стр. асимметрии по показателям средней спектральной мощности ЭЭГ в ночном сне практически здоровых испытуемых.

3.3.3. Динамика функциональной межполушарной 90 стр. асимметрии по показателям средней спектральной мощности ЭЭГ в дневном сне больных на начальной стадии гипертонической болезни.

3.3.4. Динамика функциональной межполушарной 94 стр. асимметрии по показателям средней спектральной мощности ЭЭГ в ночном сне больных на начальной стадии гипертонической болезни.

3.4. Исследование межцентральных отношений 101 стр. ЭЭГ здоровых испытуемых и больных артериальной гипертонией на различных стадиях

цикла бодрствование-сон.

Глава 4.0 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 109 стр.

Выводы 126 стр.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 127 стр.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ. 139 стр.

Приложение. 140 стр.

ВВЕДЕНИЕ

Сон, как особое состояние организма, совершенно необходимый компонент жизнедеятельности человека, является предметом пристального внимания специалистов различного профиля - нейрофизиологов, хронобиологов, психологов, медиков и т.д.

Актуальность этой проблемы становиться все более значимой в связи с увеличением психо-эмоциональных нагрузок в современной жизни человека, часто являющихся причиной нарушения сна и развития различных заболеваний (Корен, 1997; Вейн,1998), в том числе и артериальной гипертонии. Выяснение закономерностей процесса перехода человека и высших животных от бодрствования ко сну и от сна к бодрствованию было и остается важнейшей проблемой нейробиологии.

Факторы окружающей среды постоянно воздействуют на организм и при этом существенно изменяют его биоритмологический статус. Вследствие этого одной из целевых функций сна является регуляция собственных биоритмов организма, согласно генетически детерминированным про-

KJ CL М

граммам в условиях ее некоторой текущей коррекции в связи с действием как внутренних, так и внешних факторов (Демин и др., 1978, Ротенберг, 1984).

Стремительное развитие науки и техники привело общество к тому, что сменная работа, длящаяся очень часто не одно десятилетие, обуславливает рассогласование функционирования систем организма. Развитие хронического десинхроноза при сменной работе связано, в первую очередь, с повторяющимися сдвигами фазы ритма бодрствование-сон.

Установлено, что у лиц, работающих в ночную смену укорачивается дневной и ночной сон, протекающий в нерабочие сутки, изменяется его структура и как следствие этого, нарушается нормальная физиологическая функция сна, заключающаяся в восстановлении ресурсного обеспечения бодрствования. Это приводит к тому, что не происходит должного восстановления работоспособности человека к очередной рабочей смене.

При проведении вахтовых и сменных работ, перелетах через часовые пояса, как правило, ночной нормальный сон вынуждено заменяется "дневным", структура которого, в какой-то мере, соответствует ночному сну, наблюдаемому при некоторых видах патологии и при нарушениях функций ЦНС (Вейн, 1976; Вейн и др., 1980; Вейн, Хехт, 1984; Снисарен-ко,1978; Лесене, 1979; Карманова, 1986; Bristow, et al, 1969; Orem, Keeling, 1980), а также при действии различных физических и умственных нагрузок (Пономарева, 1972; Пурахин, Петухов, 1972; Малолетнев,1988; Федоренко, 1988; Shapiro, et al, 1973; Desjardins et al, 1974), стрессовых состояниях.

Известно, что сон представляет собой сложно организованное функциональное состояние мозга, во время которого отмечаются выраженные физиологические изменения практически во всех отделах головного и спинного мозга. Наиболее яркой характеристикой сна является его цикличность-

чередование фаз медленного и быстрого сна. В зависимости от целого ряда экзогенных и эндогенных факторов изменяется процентное соотношение частоты появления и общей длительности той или иной фазы и стадии сна, их последовательности, общей длительности и глубины сна (Демин и др., 1978). Это положение в известной степени подкрепляется фактами, касающимися результатов исследования структуры сна или его отдельных стадий при различных заболеваниях или внешних воздействиях, обуславливающих нарушение или депривацию сна (Шеповальников, 1971; Яхно, 1973; Вейн, 1976, 1984,1998; Коган и др., 1978; Фельдман, 1978, 1983, 1996; Власов, 1975; Малолетнев, 1988; Федоренко, 1989; Карманова, 1986; Карма-нова, Оганесян, 1994; Буриков, 1985, 1989; Левин, 1994.; Гутерман и др., 1992, 1998; Калашникова, 1996; Wilkinson, 1965; Wilkinson, Mullaney, 1973; Hobson, 1986, 1990; Eligulashvili, etal, 1992-1993Akerstedt, 1995;).

Полагают, что проявление таких феноменов, как альфа-, дельта-активность, сонные веретена, К-комплексы, движения глаз, сердечная и дыхательная аритмия и т.д., отражают деятельность разных регуляторных систем мозга (Буриков, Фельдман, 1987; Буриков, 1985, 1989; Буриков др., 1997, 1998). В силу различного их участия в выполнении тех или иных видов деятельности при бодрствовании к моменту начала сна они имеют разное функциональное состояние, что может найти отражение в структуре как дневного, так и ночного сна.

Если подходить к проблеме изучения сна с точки зрения валеологии и медицины, то, вероятно, его можно использовать как индикатор ранних функциональных расстройств организма и, влияя на цикл бодрствование-сон, улучшать состояние человека.

Ряд авторов, в том числе Вейн и др. (1976, 1983); Шеповальников(1983); Фельдман (1976, 1977); Borbely (1986); Ониани (1986); Ковальзон, 1986; Daan (1989); Hobson (1990) и т.д. связывают увеличение сонливости с уровнем медленноволновой активности и с активацией десинхронизирующих систем мозга, а также с накоплением особых сомногенных веществ. В последних работах Akershted с соавторами (1990) прослеживается взаимосвязь развития сна с альфа-активностью. Фельдман (1986, 1987), Буриков с соавторами (1986,1987,1996) связывают увеличение сонливости с выраженностью веретенообразной активности мозга, в частности, со способностью к реакции навязывания ритма. По их мнению, выраженность "сонных" веретен является отражением тех механизмом сна, которые приводят как к углублению, так и к дальнейшему развитию самого процесса сна.

Кроме того, в динамике развития сна ряд исследователей отмечают наличие асимметрии с различной степенью ее проявления (Мухаметов и др., 1976; Сунцова,1991; Кураев, Сунцова, 1992; Жаворонкова, и др., 1997; Лит-виненко, 1997; Бугаев, 1997; Сунцова и др., 1998;). В настоящее время существует больное количество работ, посвященных этой проблеме. Имеющиеся на сегодняшний день физиологические и клинические данные позво-

ляют говорить не только о наличии асимметрии в динамике развития сна, но и о различном характере ее проявления. Однако, данные литературы носят весьма противоречивый характер. Нет единого мнения о характере изменений при переходе от бодрствования к дремоте, неоднозначно мнение авторов и в отношении работы обоих полушарий во время фазы медлен-новолнового и быстрого сна. В последний годы накапливается большое количество данных о том, что функциональная асимметрия коры больших полушарий головного мозга представляет собой динамичное явление (Бианки, 1994). Кураевым Г.А. и др.(1981,1985) показано, что одним из этапов выработки условного рефлекса является увеличение согласованности в работе полушарий мозга. Владимирский Б.М. (1993) считал, что переход от одного состояния к другому осуществляется через разобщение, а затем согласование взаимодействующих систем, но уже на принципиально новом уровне. Такой процесс отражается и во взаимодействии полушарий мозга, в частности, в уменьшении асимметрии. На разных этапах выполнения той или иной деятельности происходит латерализованная активация того полушария мозга, которое специализировано для выполнения определенной корковой деятельности (Костандов, 1994). Цикл бодрствование-сон является сложным процессом, в развитии которого принимает участие как минимум две системы. Взаимодействие этих систем постоянно меняется в течение всего периода сна, что отражается в чередовании стадий и циклов сна. Поэтому, переходы от бодрствования ко сну и от сна к бодрствованию являются превосходной моделью для изучения динамики межполушарного взаимодействия как в течении сна, так в переходные периоды.

В целом, анализ состояния проблемы дает возможность отметить несомненное преимущество гипотезы о многофакторном механизме регуляции сна и цикла бодрствование-сон (Буриков, 1986, 1989). Вместе с тем, в литературе о механизмах сна и феноменологии взаимодействия систем организации в цикле бодрствование-сон у здоровых испытуемых и у испытуемых с различными отклонениями от нормального функционирования систем организма много противоречивых заключений и спорных вопросов. Неясно, что скрывается за сменой сна и бодрствования, а также, что является запускающим механизмом начала сна или перехода от сна к бодрствованию.

Поэтому представляет интерес выявление динамических особенностей параметров сна человека в разное время суток (по ЭЭГ параметрам) у здоровых испытуемых и у испытуемых на начальных стадиях развития гипертонической болезни, необходимое для построения представлений об общих механизмах развития сна и роли в его регуляции циркадианных факторов.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Ритмическая организация биологических процессов в организме

человека.

В организме человека имеют место ритмы, многие из которых связаны с земными циклами и даже приспособлены к ним. В настоящее время изучено около 300 процессов жизнедеятельности, временная организация которых имеет выраженный суточный ритм. Большинство ритмических изменений человек даже не замечает - таковы, например, гормональные приливы и отливы, циклы быстрой и медленной активности, циклические колебания температуры тела. Однако, существуют ритмы, нарушение которых приводит к психическим и сердечно-сосудистым заболеваниям. Периодический переход состояния человека и высших животных от бодрствования ко сну, происходящий с определенной закономерностью в течение суток, является одним из ярких примеров таких ритмов.

1.1.1. Циркадианная организация цикла бодрствование-сон

Вопрос о том, как соотносятся механизмы биологических часов и ритма бодрствование-сон занимал интересы исследователей давно. Так, 35 лет назад Ашофф и Вивер (1968) выдвнули идею, что периодичность смены бодрствование-сон человека связано с существованием только одной единственной системы генератора циркадианного ритма. Этот ритм накладывается на порог перехода от активности ко сну и определяет смену бодрствования сном. Кривая циркадианного ритма, как они полагали, описывается синусоидой.

В конце семидесятых годов Кронауэр с сотрудниками (1979) предложили сходную модель, полагая, что в организме существует не одна, а две системы, ответственные за колебания. Согласно их представлениям, значение колебательной функции генерируемой первой, превышающее некий уровень, расценивается второй системы как бодрствование, а остальное -как сон. Хотя эти модели были полезны для анализа циркадианных ритмов, в них имелся один существенный недостаток. Ритм бодрствование-сон, согласно этим моделям, мог быть только стабильным (жестким) и никак не должен был перестраиваться в связи с изменениями во внешней среде. Следующим шагом было подробное исследование сна человека и лабораторных животных, в результате которых появилась модель, предложенная в 1982 году Александром Борбели. По его версии циркадианный ритм биологических часов ("С") независим от предшествующей активности или покоя, его верхняя точка приходится на 4 часа утра, а нижняя - на 4 часа дня. То есть, 4 часа утра - время, когда особенно трудно не спать, а 4 часа дня, это точка, когда, следуя рассуждению автора, бодрствование максимально. Модель учитывает, что на процесс "С" воздействуют также внешние факторы, вызывающие "сбой" внутренних часов организма и их приспособление к ритму освещенности. Автор считает, что процессу "С" (экспоненциальная кривая) прямо противоположна кривая , рассматри-

ваемая как порог бодрствования, нижняя точка которой соответствует максимальной потребности во сне. Борбели отмечает, что изменение потребности в сне находится в противофазе с суточным ритмом температуры тела (рис.1). Второй процесс, называемый "S" ( от sleep-спать ), представляет как бы накопление потребности во сне в ходе бодрствования и зависит от его продолжительности (1983).

В гипотезе Борбели (качественная модель цикла бодрствование-сон), предполагалось, что потребность во сне в каждый момент представляет собой разницу между процессами "S" и "С". Так, после пробуждения в 7 часов кривые идут рядом все утро; это означает, что желание уснуть выражено слабо. После полудня разница становится все больше, пока не достигает максимума в 23 часа. Ночью, во время сна, разница постепенно уменьшается и доходит до нуля в момент пробуждения ( 7 утра ).Если же сон не начинается в 23 часа, то процесс "S" продолжает нарастать. Разница между процессами "S" и "С" достигает первого максмума в 4 часа утра - в момент кризиса, когда влечение ко сну максимально. Если сон по каким-то причинам не наступает,то в последующие часы кривые вновь сближаются, указывая на снижение потребности во сне, что имеет место не только в модели, но и на самом деле. К моменту, когда испытуемый наконец ложится спать, т.е. в 23 часа на следующий день, разность между двумя процессами достигает значительной величины и превышает обычные значения.

Борбели полагает, что характеристика процесса "S", т.е. накопление потребности во сне может быть выведена из медленноволновой активности ЭЭГ (0.75 - 4 гц). Автору с сотрудниками (1990) удалось показать, что уровень этой активности снижается в ходе сна. По их мнению, это отражает постепенное уменьшение интенсивности каких-то неизвестных им фундаментальных процессов в течении ночи (авторы полагают, что происходит постепенное истощение гипотетических веществ, накопленных при бодрствовании). При суточной общей депривации сна к 23 часам следующих суток первоначальный уровень медленноволновой активности более высок, чем в начале обычного сна. Далее, автор в подтверждение своей гипотезы ссылается на работы Дейка и Гандера с сотрудниками (Dake, 1984; Gander et al 1984), которые обнаружили, что чем ближе к вечеру возникают короткие периоды дневного сна, тем выше в них уровень медленноволновой активности; то есть, амплитуда медленных волн возрастает как функция длительности предшествующего бодрствования. Подтверждением этого предположения послужили результаты собственных экспериментов на крысах.

Главный постулат, лежащий в основе двухпроцессорной модели регуляции сна - общее падение интенсивности процессов, обуславливающих МС в течение ночи, что приводит к снижению уровня медленноволновой �