Клиническая психофизиология. Нейрофизиологические корреляты нарушений психических процессов и состояний. Учебное пособие
.pdfСон в контексте психического и соматического здоровья
Сон является особым физиологическим состоянием, выполняющим ряд функций: это восстановление физического состояния тела и психических процессов, детальная обработка информации в условиях, когда нет необходимости реагировать на стимулы внешней среды и решать непосредственно возникающие задачи, осуществление ряда энергозатратных процессов (например, метаболических, иммунных). Одновременно пассивное с точки зрения внешне ориентированного поведения состояние сна позволяет переждать неблагоприятные периоды (например, по условиям освещения, температуры, т.д.). Сон необходим для нормальной жизнедеятельности, длительная депривация сна смертельна.
По особенностям биоэлектрической активности мозга сон разделяют на медленный (медленноволновой) и быстрый (быстроволновой, парадоксальный, сон быстрых движений глаз). В медленном сне преобладает медленноволновая активность, тогда как в быстром сне «картинка» работы мозга похожа на то, что происходит во время активного бодрствования, протекания эмоциональных процессов (при этом тело расслаблено и сигнал к мышцам не передается; активируется вегетативная нервная система и происходят выраженные колебания вегетативных показателей).
Глубокие стадии медленного сна сопровождаются усилением процессов вывода вредных продуктов обмена веществ, синтеза белков, липидов, гликогена, активацией работы иммунной системы. Продолжительность медленного сна максимальна в начале серии циклов фаз сна и уменьшается к концу сна; она увеличивается после напряженной физической работы и при восстановлении после стресса. В целом похоже, что на этой стадии в большей мере решаются задачи, связанные с функционированием физиологических процессов.
Быстрый сон, напротив, минимален в начале сна и увеличивается к его концу. Он усиливается при напряженной умственной работе и, по ряду источников, в случае нехватки впечатлений, эмоциональных переживаний новизны. Во время фазы быстрого сна человек видит яркие, часто запоминающиеся сны. Пробуждение во время этой фазы широко используется в качестве экспериментального метода для получения отчётов о сновидениях. Высокая активность нейронов дает
31
основание предполагать, что в это время идут процессы обработки информации. Была предложена идея о том, что во время быстрого сна, пока мозг не занят решением текущих задач, перебираются маловероятные решения существующих длительное время проблем (в отличие от дневного времени, когда происходит перебор высоковероятных вариантов). Другая гипотеза предполагает, что в период быстрого сна идет тренировка тех нейронов, которые не функционировали в течение дня, для того чтобы не произошла потеря их за счет механизмов устранения неактивных нейронов.
Во время сна происходит формирование долговременной памяти (как декларативной, так и имплицитной). В многочисленных экспериментах показано, что депривация сна ведет к снижению запоминания, а сон после обучения – к лучшему закреплению информации.
В теории функциональных систем П. К. Анохин предполагает, что во время сна происходит синхронизация ритмов мозга, разрушение остатков сложившихся за день отдельных функциональных систем
(Анохин, 1973).
Висцеральная гипотеза функционального назначения сна предполагает, что во сне нервная система переключается с анализа экстероцептивной информации и проприоцептивной информации о положении собственного тела на анализ интероцептивной информации от всех систем жизнеобеспечения организма для диагностики их состояния и разработки путей восстановления их работоспособности. Согласно этой гипотезе, во время медленного сна обрабатывается ритмический поток сигналов от органов желудочно-кишечного тракта, сердца и легких, тогда так во время быстрого сна обрабатывается информация от органов, не имеющих выраженной ритмичности, таких как печень, почки, органы репродуктивной системы и сам головной мозг (рассматривающийся также как висцеральный орган).
На уровне структур мозга выделяют гипногенные центры: вентролатеральное преоптическое ядро гипоталамуса, неспецифические ядра таламуса, ядра шва, синхронизирующего центра Дж. Моруцци в срединной части варолиева моста (медленный сон), голубое пятно, вестибулярные ядра продолговатого мозга, верхнее двухолмие среднего мозга, центры ретикулярной формации ствола мозга (быстрый сон). Вентролатеральное преоптическое ядро активизируется в процессе сна, главным образом медленного, и секретирует тормозные нейромедиаторы, снижающие активность нейронов ретикулярной
32
формации с ее активирующими влияниями. Повреждения вентролатерального преоптического ядра вызывает существенное снижение длительности медленного сна и вызывает продолжительную бессонницу. Синхронизирующий центр Дж. Моруцци, по всей видимости, интегрирует тормозные импульсы из ретикулярной формации – перерезка ствола мозга на уровне середины моста приводит к устойчивой ЭЭГ-десинхронизации в коре и к поддержанию состояния бодрствования. Неспецифические ядра таламуса выполняют роль генерального пейсмейкера (водителя ритма – структуры, обладающей собственной ритмической активностью) смены состояния активности на торможение коры больших полушарий и сон. Ядра шва при снижении активности ретикулярной формации синтезируют серотонин, который участвует в организации медленного (но не быстрого сна). Тормозит их секреторную активность голубое пятно, секретирующее норадреналин, который приводит к пробуждению. Выделяющийся норадреналин тормозит активность ядер шва. При избыточной активности норадренергической системы наблюдается бессонница, при сниженной – дневная сонливость. Также голубое пятно участвует в возникновении быстрого сна. При полном разрушении структуры голубого пятна у человека эта фаза сна подавляется.
Рядом с синим пятном расположена группа крупных ретикулярных нейронов, обнаруживающих выраженную активность во время парадоксального сна.
Цикл сна (сменяемость фаз) регулируется участками коры (подчеркивается роль лобных долей в регуляции засыпания по условнорефлекторному типу), а также некоторыми из перечисленных выше структур.
Основным генератором циркадных ритмов у млекопитающих считается супрахиазматическое ядро гипоталамуса, нейроны которого имеют собственную ритмическую активность, задающую циклы сна – бодрствования. Супрахиазматическое ядро связано ретиногипоталамическим трактом с сетчаткой глаза, от которой поступают сигналы об уровне освещенности. Ингибируя синтез мелатонина в эпифизе в светлое время суток, супрахиазматическое ядро способствует процессу засыпания при уменьшении освещенности либо, в условиях отсутствия сигналов от сетчатки, согласно соб-
33
ственному ритму. Существует естественная динамика продолжительности сна в зависимости от смены сезонов (продолжительности светового дня, температуры и т.д.).
К нарушениям сна относятся инсомнии различного характера (стойкие, как минимум в течение нескольких дней, нарушения засыпания, качества сна при наличии нормальных условий для сна и проявляющиеся какими-либо нарушениями самочувствия, активности, протекания психических процессов днем); сомнамбулии (совершение каких-либо действий во время сна, например, лунатизм, бруксизм); патологические гиперсомнии (например, нарколепсия, посттравматическая и идиопатическая гиперсомнии и т.д.). Во сне наблюдаются нарушения дыхания, например, апноэ. Зачастую субъективное ощущение на самом деле не существующего отсутствия сна, дневная сонливость, разбитость и т.д. связаны с нарушениями фаз сна.
Причиной нарушения сна могут быть недостаточно удовлетворительные его условия, что следует отделять от собственно нарушений функционирования организма. Это могут быть внутриорганизменные причины, непосредственно не являющиеся следствием изменений в регуляции сна – например, хроническая или острая боль. Нарушения психического функционирования могут быть как следствиями, так и причинами расстройств сна (часто это «замкнутый круг»). Зачастую инсомнию вызывает острый стресс, конфликт или какие-то изменения жизни, требующие адаптации. Гиперактивация нервной системы затрудняет засыпание, ведет к прерываниям сна. Тревога по поводу нарушений сна может вести к дополнительному напряжению, усиливать гиперактивацию и усугублять проблемы сна (Chan et al., 2014).
Исследования динамики кортизола показали снижение в норме его уровня вечером, когда нервная система максимально успокаивается, повышение в течение ночи и пик в утренние часы, трактуемый как готовность к пробуждению / активное начало бодрствования. При инсомниях уровень кортизола в целом повышен (гиперактивация центральной нервной системы), а предутренний пик резко увеличен, что может вызывать ранние пробуждения или неприятные ощущения после пробуждения.
34
Перцепция и восприятие, их нарушения
Процессы сенсорной обработки информации связаны с функционированием сенсорных анализаторов, в состав которых входят три части: органы-рецепторы, проводящие пути и центральные звенья, где происходит формирование психического образа и распознание соответствующего сенсорного сигнала. Обработка сигнала и его частичная интеграция с другими сигналами происходит уже на уровне подкорковых структур, однако в центральной обработке сигналов обязательно задействована кора.
Важнейшей структурой подкорки, проводящей отбор, первичный анализ и синтез поступающей от органов чувств информации, организующей соответствующие процессы настройки коры (избирательного внимания), является таламус. Специфические ядра таламуса получают сигналы от вторых нейронов длинных восходящих афферентных путей, проводящих в кору мозга соматосенсорные, зрительные, слуховые сигналы. Эти ядра (которые иногда называют сенсорными) передают обработанные сигналы в хорошо очерченные области коры — соматосенсорную, слуховую, зрительную сенсорные области, а также в премоторную и первичную моторные области коры. Эти области коры реципрокным образом связаны со специфическими ядрами таламуса, и если соответствующая область коры разрушается (например, в эксперименте на животных или при травматическом повреждении мозга), то связанные с ней ядра дегенерируют. К специфическим ядрам таламуса подходят волокна проводящих путей от коры, ретикулярной формации и ядер ствола мозга, эти структуры могут повышать или понижать активность таламических ядер. Особенно важна роль коры, которая регулирует потоки идущей к ней сенсорной информации и отбирает наиболее значимую в текущий момент, при этом может блокировать передачу сигналов одной модальности и усиливать передачу другой. Среди специфических ядер таламуса присутствуют также несенсорные ядра, функция которых состоит в обеспечении обработки и переключения сигналов не от чувствительных восходящих путей, а от красного ядра, базальных ганглиев, лимбической системы, зубчатого ядра мозжечка к моторной коре, от мамиллярных тел к другим структурам лимбической системы. Таким образом таламус участвует в регуляции движений, запоминании новой информации, формировании эмоций.
35
Ассоциативные ядра таламуса интегрируют сигналы разных модальностей и формируют обобщенные сигналы, которые поступают в ассоциативные области лобной, теменной и височной коры. Потоки этих сигналов способствуют осуществлению корой таких психических процессов, как распознавание объектов, согласование речевых, зрительных и двигательных функций, формирование представления о позе тела, трехмерной схемы пространства и положении в нем тела человека.
Неспецифические ядра таламуса получают сигналы от нейронов других ядер таламуса, лимбической системы, базальных ядер, гипоталамуса, ствола мозга, ретикулярной формации (неспецифические сенсорные сигналы). Сюда поступают болевые и температурные сигналы. Восходящие пути от неспецифических ядер идут ко всем зонам коры как непосредственно, так и через другие таламические и ретикулярные ядра, также отсюда идут нисходящие пути к стволовым структурам. При повышении активности неспецифических ядер таламуса обнаруживается диффузное повышение нейронной активности во многих областях коры. Полагают, что неспецифические ядра таламуса отвечают за взаимодействие, координацию работы различных областей коры и подкорковых структур и модулируют состояние активности различных нервных центров (Сергеев, 2023).
Мозговой центр или корковый отдел анализатора, по И. П. Павлову, состоит из «ядра» и «рассеянных элементов». Ядро представляет собой относительно однородную в морфологическом плане группу нейронов с точной проекцией рецепторных полей. «Рассеянные элементы» расположены как вблизи ядра, так и на удалении от него и осуществляют элементарный и недифференцированный анализ и синтез поступающей информации.
В корковых представительствах анализаторов даже по вертикали выявляются две группы клеточных зон. Первичные или проекционные корковые зоны располагаются в нижних слоях коры, организованы по топическому принципу и имеют связи с периферическими рецепторами (IV слой) и с мышцами (V слой). В зонах первичной коры анализируется информация, прошедшая через минимальное число переключений в подкорке. Эксперименты с раздражением коры мозга показали, что возбуждение первичных зон сенсорных отделов приводит к возникновению элементарных ощущений.
36
Первичная соматосенсорная кора расположена в области постцентральной извилины непосредственно за центральной бороздой, отделяющей лобную долю от теменной. Зрительная проекционная область расположена в затылочных долях, на внутренней поверхности полушарий, по краям и в глубине шпорной борозды. Слуховая проекционная область коры находится в височных долях, в первой (верхней) височной извилине и в извилинах Гешля (на внутренней поверхности височной доли). Обонятельная проекционная область расположена также в височных долях, главным образом в парагиппокампальной извилине, в особенности в ее переднем отделе (крючке). Также в височной доле близко к обонятельным территориям расположены и вкусовые. Все проекционные области коры являются двусторонними, симметрично расположенными в каждом полушарии. Часть из них связана только с противоположной стороной (зрительная область). Корковые слуховые, обонятельные и вкусовые территории каждого полушария связаны с соответствующими рецепторными полями на периферии с обеих сторон (противоположной и своей).
Верхние (II и III) слои коры у человека имеют наибольшее развитие среди всех живых существ; они включают вторичные или проек- ционно-ассоциативные зоны и имеют функциональные связи с другими отделами коры. Такая структура обнаруживается в коре затылочной доли, куда проецируются зрительные пути, в височной — где заканчиваются слуховые пути, в постцентральной извилине — корковом отделе чувствительного анализатора и др. Области вторичной коры обрабатывают и синтезируют информацию, частично обработанную в подкорковых структурах и областях первичной коры. Электрическое раздражение вторичных зон приводит к тому, что возникают достаточно сложные образы (например, при воздействии на вторичную зрительную кору участник эксперимента видит людей, животных, разные предметы).
Третичные зоны представляют собой зоны перекрытия корковых представительств отдельных анализаторов, здесь происходит синтез и сложная обработка информации разных модальностей. Они занимают значительное место в коре человеческого мозга и расположены прежде всего в височно-теменно-затылочной и лобной зонах. Третичные зоны многочисленными связями соединены с другими анализаторными зонами и обеспечивают выработку сложных интегра-
37
тивных реакций, в первую очередь операций планирования и контроля, для которых необходимо комплексное участие различных отделов мозга с меняющимися функциональными связями для решения различных задач (Батуев, 2009).
Восприятие сложных объектов связано с работой динамичных нейронных сетей, перестраивающих структуру и регулирующих свою работу с учетом многочисленных признаков воспринимаемого объекта и контекста (Бердников, 2012), а создание сложной картины мира предполагает интеграцию сенсорной информации с мотиваци- онно-эмоциональными составляющими (Mesulam, 1998).
Нарушения перцепции и восприятия могут быть связаны с любым уровнем сенсорных систем. Первичный дефицит, связанный с нарушением органов рецепции, в раннем возрасте ведет к недоразвитию структур, которые обеспечивают переработку информации. Например, в многочисленных экспериментах на животных было показано, что зрительная депривация в сенситивные периоды онтогенеза (зашивание глаза) ведет к недоразвитию проводящих путей и корковых структур, в результате возвращение физической возможности видеть глазом не приводит к формированию этой способности.
Дефицитарное развитие ребенка, связанное с недостаточностью, прежде всего, зрения или слуха, ведет, в условиях отсутствия направленной компенсации, к нарушению формирования других психических функций. Например, при слепоте нарушаются процессы зрительного обобщения, и, вслед за этим, понятийного мышления; недостаточность обратной связи в коммуникации в области экспрессии эмоций ведет к дефициту собственной экспрессии и эмоционального интеллекта, и т.д. Ранние вторичные дефициты формируются в силу снижения обратной связи от ребенка при коммуникации с родителями; родители, особенно неопытные, снижают вовлеченность в общение с ребенком, тогда как для компенсации дефекта требуется увеличение внимания к нему, вложения в воспитание. Это одна из важнейших областей коррекции при работе с семьями, где воспитываются дети с сенсорными дефицитами.
Спонтанная компенсация состоит в усилении других органов чувств, однако она может снижаться, если ребенок или взрослый человек теряет активность, не тренирует сенсорную и двигательную сферу. В случае дефицитарного развития или травматической утраты
38
органа чувств возникает снижение мотивации из-за уменьшения стимуляции и общих возможностей; мотивация может усиливаться по отношению к немногим доступным объектам. Эта сильная и узко направленная мотивация используется в коррекционной работе для поддержания активности. Расширение мотивационной сферы, помощь в вовлечении человека в деятельность также выступает одной из коррекционных задач.
Еще одна специфика нарушений развития по дефицитарному типу – врожденные нарушения (в отличие от случайных травм), как правило, связаны с тотальными нарушениями развития и коморбидны другим расстройствам. Например, врожденная тугоухость или слепота зачастую сопровождаются отставанием в умственном развитии (исключением являются специфические генные мутации, избирательно затрагивающие одну систему; например, наследственный дефект белков сетчатки глаза без плейотропного действия гена). Поэтому коррекционные мероприятия часто требуют учета и сопутствующих дефектов развития (Долгополова, 2021).
Проводниковый отдел сенсорных анализаторов имеет определенную «ударопрочность» – сенсорные пути многократно дублируются. При поражении ядер, связанных с передачей и обработкой сенсорных сигналов, наблюдаются достаточно специфические нарушения. Например, у больных с острыми нарушениями кровообращения в области таламуса могут развиться признаки таламического синдрома. Классический таламический синдром включает кратковременный паралич или парез противоположной стороны тела, иногда с последующим нарушением координации движений на этой стороне после исчезновения пареза, выраженное нарушение кожной и глубокой чувствительности на этой же стороне, одновременно – невыносимые, жгучие, разлитые, чрезвычайно интенсивные боли в этой половине тела, односторонняя гиперпатия (восприятие любых прикосновений и других обычно безболезненных тактильных ощущений как чрезвычайно болезненных), а также выраженные колебания настроения или депрессию.
Поражение первичных областей коры ведет к снижению чувствительности к конкретным сенсорным стимулам (гипостезии), неврологическим симптомам. Поражения вторичной коры связаны с агнозиями – нарушениями процесса распознавания комплексов стимулов и, соответственно, узнавания предметов, а также к неадекватной реакции на предъявленные комплексы стимулов. Выделяют зрительные,
39
слуховые, речевые и другие агнозии, нейросубстратом которых выступает поражение соответствующих зон коры. В нейропсихологии описан ряд синдромов, связанных с поражением вторичных и третичных областей коры, включающих первичные нарушения, состоящие в непосредственном поражении данной мозговой структуры, и вторичные нарушения, которые формируются на основе первичных и проявляются в недостаточностях тех сложных функций, которые включают соответствующее звено. Поражения третичных зон связаны далеко не только с процессами восприятия, но ведут к нарушениям мышления, речи, регуляторных функций (Хомская, 2005).
Множество исследований посвящено вопросу о том, как разные сенсорные анализаторы взаимодействуют между собой в контексте организации целостного поведения. Описывается конвергенция, совместная эволюция и совместные действия сенсорных систем. Основываясь на работах предшественников, Б. Г. Ананьев рассматривает двигательный анализатор (совокупность чувствительных нервных образований, воспринимающих, анализирующих и синтезирующих импульсы, идущие от мышечно-суставного аппарата) как интегрирующую зону – «фронтальный эпицентр конвергенции всех анализаторов», организующий их совместную работу для осуществления конкретного поведенческого акта. Б. Г. Ананьев вводит представление о сенсорной организации личности как о ее уникальной характеристике, понимая под ней уровень развития отдельных систем чувствительности и возможность их объединения (Ананьев, 1961).
Он описывает феномен сенсорной интеграции – сложного соединения и организации сенсорных сигналов, благодаря которой нервная система может управлять поведением. С его точки зрения, последовательность соединения ощущений идет по определенным схемам, запрограммированным последовательностям, при этом началом «цепочек» ощущений оказывается описанное ядро динамического суставно-мышеч- ного и тактильного восприятия, а конечным итогом является зрительный образ мира. Для формирования целостного восприятия предметов окружающего мира и собственного тела у ребенка на первом году жизни необходима интеграция тактильных и зрительных ощущений. В старшем возрасте перестройка восприятия также требует соотнесения увиденного и тактильно ощущаемого – например, когда добровольцы в экспериментах носили очки, переворачивающие картинку окружающего мира, примерно через три недели активной деятельности они
40