ΚΥΚΛΟΣ ΥΠΝΟΥ-ΕΓΡΗΓΟΡΣΗΣ: ΡΥΘΜΟΙ ΑΛΦΑ, ΒΗΤΑ, ΓΑΜΜΑ Ganong Κεφάλαιο 14
Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (ΗΕΓ)
Ρυθμοί που καταγράφονται στο ΗΕΓ Ρυθμός α: Καταγράφεται σε εγρήγορση με τα μάτια κλειστά Σχετικά ρυθμικό πρότυπο κυμάτων Συχνότητα 8-13Hz, ύψος 50-100μV Εμφανέστερος στον ινιακό & βρεγματικό λοβό
Ρυθμοί που καταγράφονται στο ΗΕΓ Ρυθμός β: Καταγράφεται όταν η προσοχή μας εστιάζεται σε κάτι Συχνότητα 13-30 Hz, χαμηλό ύψος Εμφανέστερος στον ινιακό & βρεγματικό λοβό
Φαινόμενο αποκλεισμού α-ρυθμού Σε κατάσταση εγρήγορσης, όταν εστιαστεί η προσοχή (πχ ο εξεταζόμενος ανοίξει τα μάτια) ο ρυθμός α αντικαθίσταται από ρυθμό β
Ρυθμοί που καταγράφονται στο ΗΕΓ Ρυθμός γ: Συχνότητα 30-80 Hz, χαμηλό ύψος Παρατηρείται όταν ένα άτομο σε εγρήγορση εστιάζει την προσοχή του σε κάτι
Ρυθμοί που καταγράφονται στο ΗΕΓ Ρυθμός θ: Συχνότητα 4-7 Hz Παρατηρείται κυρίως στον ύπνο Ρυθμός δ: Συχνότητα <4 Hz Φυσιολογικά παρατηρείται στον ύπνο
Στάδια συνείδησης
Στάδια συνείδησης Εγρήγορση Ύπνος
Ύπνος Τι συμβαίνει όταν κοιμόμαστε; νευρώνες που αυξάνουν 5 με 10 φορές τη συχνότητα δημιουργίας δυναμικών ενεργείας κατά τη διάρκεια του ύπνου Γιατί κοιμόμαστε; Ποιοι είναι οι μηχανισμοί του ύπνου;
Κριτήρια Ελαττωμένες κινήσεις (βάδιση, ομιλία κλπ) Στάση του σώματος Ελαττωμένη απάντηση σε ερεθίσματα (ακουστικά, οπτικά κλπ) Αναστρέψιμη κατάσταση (ΔΔ κώμα)
Καταγραφές που χρησιμοποιούμε στον ύπνο Ηλεκτροεγκεφαλοφράφημα Καταγραφή οφθαλμικών κινήσεων Ηλεκτρομυογράφημα
Πολυκαταγραφική μελέτη ύπνου
Dr Nathaniel Kleitman, University of Chicago Dr William Dement, Stanford University
Eugen Aserinsky
Εγρήγορση Καταγραφή ρυθμού α και β Γρήγορες οφθαλμικές κινήσεις: εξαρτάται, συνήθως είναι σπάνιες ή απουσιάζουν ΗΜΓ: αυξημένη ή μέτρια δραστηριότητα μυών (εξαρτάται)
Υπνηλία Καταγραφή ρυθμού α Γρήγορες οφθαλμικές κινήσεις: απουσιάζουν ΗΜΓ: ελαττωμένη δραστηριότητα μυών
Στάδιο 1 του ύπνου Ελαττωμένη α δραστηριότητα, ρυθμοί με χαμηλό δυναμικό συνήθως θ συχνότητας (3-7 Hz) Γρήγορες οφθαλμικές κινήσεις: απουσιάζουν Παρατηρούνται αργές εκκρεμοειδείς κινήσεις ματιών ΗΜΓ: μέτρια ή ελαττωμένη δραστηριότητα μυών Διάρκεια 3-12 λεπτά
Στάδιο 2 του ύπνου θ δραστηριότητα, άτρακτοι του ύπνου (12-14 Hz), συμπλέγματα Κ Γρήγορες οφθαλμικές κινήσεις: απουσιάζουν Σπάνιες κινήσεις ματιών ΗΜΓ: μέτρια ή ελαττωμένη δραστηριότητα μυών Διάρκεια 10-20 λεπτά
Στάδιο 3 και 4 του ύπνου θ και δ (0.5-2 Hz) δραστηριότητα υψηλού δυναμικού Γρήγορες οφθαλμικές κινήσεις: απουσιάζουν Σπάνιες κινήσεις ματιών ΗΜΓ: μέτρια ή ελαττωμένη δραστηριότητα μυών Διάρκεια σταδίου 3 (πρώτος κύκλος) 10 λεπτά Διάρκεια σταδίου 4 (πρώτος κύκλος) 35-40 λεπτά
Στάδιο REM ΗΕΓ περίπου σαν της εγρήγορσης Γρήγορες οφθαλμικές κινήσεις ΗΜΓ: απουσία μυϊκού τόνου
Στάδια του ύπνου Ο ύπνος διακρίνεται σε REM και NREM (στάδια 1-4) Στάδιο 3 και 4: ύπνος βραδέων κυμάτων
Τα στάδια REM NREM επαναλαμβάνονται κυκλικά κατά τη διάρκεια του ύπνου Κάθε κύκλος διαρκεί περίπου 90 λεπτά και επαναλαμβάνεται 3-6 φορές Ο πρώτος ύπνος REM εμφανίζεται 80 περίπου λεπτά μετά την έλευση του ύπνου και διαρκεί 10 λεπτά (λανθάνουσα περίοδος REM) Στο πρώτο μισό του ύπνου κυριαρχεί ο ύπνος ΝREM και στο δεύτερο μισό ο ύπνος REM. 25% ύπνου REM, 50% στάδια 2, 30% στάδια 3 & 4
ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΕΓΡΗΓΟΡΣΗΣ & ΤΟΥ ΝΟΝ-REM ΥΠΝΟΥ
Νευροχημικοί μηχανισμοί που προάγουν τον ύπνο και την εγρήγορση Ο ανιόν δικτυωτός σχηματισμός του στελέχους έχει πυρήνες από νευρώνες που εκκρίνουν νορεπινεφρίνη, σεροτονίνη και ακετυλοχολίνη
Κατά την εγρήγορση έχουμε ενεργοποίηση του ανιόντα δικτυωτού σχηματισμού. Morruzzi and Magoun (1949), has more recently been refined (Jones, 2005a; Saper et al., 2005c). Δύο κύριες οδοί εμπλέκονται κατά την εγρήγορση Cholinergic (ACh) cell groups; basal forebrain (BF); dopamine (DA); gamma-aminobutyric acid (GABA); galanin (Gal); histamine (His); serotonin (5-HT); locus coeruleus (LC); laterodorsal tegmental nuclei (LDT); lateral hypothalamus (LH); melanin-concentrating hormone (MCH); noradrenaline (NA); orexin (ORX); perifornical (PeF); the pedunculopontine (PPT); tuberomammillary nucleus (TMN); ventrolateral preoptic nucleus (VLPO); ventral periaqueductal gray (vpag).
Νευροχημικοί μηχανισμοί που προάγουν τον ύπνο και την εγρήγορση Οι Moruzzi & Magou έδειξαν ότι Ο ερεθισμός του μεσεγκεφαλικού δικτυωτού σχηματισμού προκαλεί εγρήγορση (ΗΕΓ) και αφυπνίζει το πειραματόζωο που κοιμάται. Βλάβη της περιοχής αυτής οδηγεί σε κώμα. Ο ερεθισμός του οπίσθιου υποθαλάμου προκαλεί εγρήγορση παρόμοια με αυτή του μεσεγκεφάλου Ο ερεθισμός του πρόσθιου υποθαλάμου και του πρόσθιου βασικού παρακείμενου εγκεφάλου προκαλεί ύπνο
Η πρωτη οδός ξεκινά από χολινεργικούς νευρώνες στο άνω τμήμα της γέφυρας που ενεργοποιεί τμήματα του θαλάμου και ευθύνεται για την μετάδοση των αισθητικών πληροφοριών προς τον εγκεφαλικό φλοιό Cholinergic (ACh) cell groups; basal forebrain (BF); dopamine (DA); gamma-aminobutyric acid (GABA); galanin (Gal); histamine (His); serotonin (5-HT); locus coeruleus (LC); laterodorsal tegmental nuclei (LDT); lateral hypothalamus (LH); melanin-concentrating hormone (MCH); noradrenaline (NA); orexin (ORX); perifornical (PeF); the pedunculopontine (PPT); tuberomammillary nucleus (TMN); ventrolateral preoptic nucleus (VLPO); ventral periaqueductal gray (vpag).
Η δεύτερη οδός ξεκινά από νευρώνες του στελέχους με νευροδιαβιβαστές νοραδρεναλίνη, σεροτονίνη, ντοπαμίνη και ισταμίνη Οι νευρώνες αυτοί καταλήγουν κυρίως στον υποθάλαμο, όπου φτάνουν και νευρώνες με νευροδιαβιβαστές πεπτίδια (orexin or hypocretin and melanin-concentrating hormone). Οι νευρώνες αυτοί προβάλουν στον βασικό εγκέφαλο όπου δέχονται συνάψεις και από άλλους νευρώνες με νευροδιαβιβαστή ακετυλοχολίνη ή GABA T και τελικά προβάλλουν στον εγκεφαλικό φλοιό. Cholinergic (ACh) cell groups; basal forebrain (BF); dopamine (DA); gamma-aminobutyric acid (GABA); galanin (Gal); histamine (His); serotonin (5-HT); locus coeruleus (LC); laterodorsal tegmental nuclei (LDT); lateral hypothalamus (LH); melanin-concentrating hormone (MCH); noradrenaline (NA); orexin (ORX); perifornical (PeF); the pedunculopontine (PPT); tuberomammillary nucleus (TMN); ventrolateral preoptic nucleus (VLPO); ventral periaqueductal gray (vpag).
Η διαδικασία του ύπνου περιλαμβάνει ενεργοποίηση νευρώνων, που βρίσκονται κυρίως στην προοπτική περιοχή του υποθαλάμου, που «κλείνουν» το σύστημα εγρήγορσης επιτρέποντας έτσι την επέλευση του ύπνου. Καταστροφή των νευρώνων αυτών προκαλεί αϋπνία Cholinergic (ACh) cell groups; basal forebrain (BF); dopamine (DA); gammaaminobutyric acid (GABA); galanin (Gal); histamine (His); serotonin (5-HT); locus coeruleus (LC); laterodorsal tegmental nuclei (LDT); lateral hypothalamus (LH); melanin-concentrating hormone (MCH); noradrenaline (NA); orexin (ORX); perifornical (PeF); the pedunculopontine (PPT); tuberomammillary nucleus (TMN); ventrolateral preoptic nucleus (VLPO); ventral periaqueductal gray (vpag).
Νευροχημικοί μηχανισμοί που προάγουν τον ύπνο και την εγρήγορση Οι νευρώνες της προοπτικής περιοχής του υποθαλάμου εκκρίνουν GABA, του οπίσθιου υποθαλάμου ισταμίνη. Επίσης νευρώνες του υποθαλάμου απελευθερώνουν ορεξίνη που φαίνεται να είναι σημαντική στις εναλλαγές ύπνουεγρήγορσης
Νευρώνες από άλλες περιοχές μπορούν να επηρεάσουν τον ύπνο πχ νευρώνες από κατώτερες περιοχές του στελέχους Υπνηλία μετά από φαγητό Νευρώνες που εξυπηρετούν τον συγχρονισμό ύπνουεγρήγορσης με τον ημερήσιο κύκλο (κικαρδικός ρυθμός). Cholinergic (ACh) cell groups; basal forebrain (BF); dopamine (DA); gamma-aminobutyric acid (GABA); galanin (Gal); histamine (His); serotonin (5-HT); locus coeruleus (LC); laterodorsal tegmental nuclei (LDT); lateral hypothalamus (LH); melanin-concentrating hormone (MCH); noradrenaline (NA); orexin (ORX); perifornical (PeF); the pedunculopontine (PPT); tuberomammillary nucleus (TMN); ventrolateral preoptic nucleus (VLPO); ventral periaqueductal gray (vpag).
Νευροχημικοί μηχανισμοί που προάγουν τον ύπνο και την εγρήγορση Στην εγρήγορση είναι αυξημένη η δραστηριότητα των πυρήνων του στελέχους (ανιόν δικτυωτός σχηματισμός) Η ορεξίνη είναι πιθανόν να εμπλέκεται στις μεταβολές της δραστηριότητας των νευρώνων του στελέχους Η αύξηση της απελευθέρωσης του GABA και η ελάττωση της ισταμίνης αυξάνουν την πιθανότητα επέλευσης του ύπνου NREM, μέσω της απενεργοποίησης του θαλάμου και του φλοιού Η εγρήγορση επέρχεται όταν ελαττώνεται η απελευθέρωση του GABA και η αυξάνεται η απελευθέρωση της ισταμίνης
Ο εγκέφαλος κατά τον ύπνο REM
Περιοχές του εγκεφάλου με αυξημένη δραστηριότητα κατά τον ύπνο REM Άτομα που βρίσκονται σε ύπνο REM έχουν αυξημένη δραστηριότητα στην περιοχή της γέφυρας, την πρόσθια μοίρα της έλικας του προσαγωγίου και ελαττωμένη δραστηριότητα στον προμετωπιαίο και βρεγματικό φλοιό Η δραστηριότητα στις οπτικές συνειρμικές περιοχές του φλοιού είναι αυξημένη αλλά είναι ελαττωμένη στον πρωτοταγή οπτικό φλοιό
Michel Jouvet 1960 nucleus reticularis pontis oralis (RPO) (πυρήνας της γέφυρας που ευθύνεται για τον ύπνο REM) Νευροδιαβιβαστής ακετυλοχολίνη Ενεργοποίηση γλουταμινεργικών οδών προς μεγαλοκυτταρικό δικτυωτό πυρήνα προμήκους νευρώνες προς το ΝΜ με νευροδιαβιβαστή γλυκίνη αναστολή του μυϊκού τόνου
Εγκεφαλικά Κυκλώματα στον ύπνο REM
ΚΙΡΚΑΔΙΚΟΙ ΡΥΘΜΟΙ ΚΑΙ Ο ΚΥΚΛΟΣ ΥΠΝΟΥ-ΕΓΡΗΓΟΡΣΗΣ Ganong Κεφάλαιο 14
Κιρκαδικοί ρυθμοί Ρυθμικές διακυμάνσεις των λειτουργιών του οργανισμού με κιρκαδική περιοδικότητα. Φυσιολογικά συγχρονίζονται με τον περιβαλλοντικό κύκλο ημέρας-νύχτας Αν οι λειτουργίες δεν συγχρονιστούν, βρίσκονται προοδευτικά εκτός κύκλου ημέρας-νύχτας γιατί η περιοδικότητά τους είναι μικρότερη ή μεγαλύτερη από 24 ώρες
Ημερήσια διακύμανση σε: Ύπνο-εγρήγορση Έκκριση ορμονών Μελατονίνη Κορτιζόλη Αυξητική ορμόνη Θερμοκρασία Παραγωγή ούρων Αρτηριακής πίεσης Μεταβολισμό
Κιρκαδικοί ρυθμοί Η διαδικασία συγχρονισμού εξαρτάται από τον υπερχιασματικό πυρήνα (βρίσκεται κάτω από το οπτικό χίασμα) Ο πυρήνας δέχεται πληροφορίες που σχετίζονται με τον κύκλο φωτός-σκότους μέσω μιας ειδικής οδού των αμφιβληστροειδοϋποθαλαμικών ινών
Αμφιβληστροειδοϋποθαλαμικές ίνες Εξειδικευμένα γαγγλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδή (~ 2000 κύτταρα) δημιουργούν συνάψεις με τα κύτταρα του υπερχιασματικού πυρήνα Συμβάλλουν στον συντονισμό του ενδογενούς βιολογικού ρυθμού με την εναλλαγή φωτός σκότους
Υπερχιασματικός πυρήνας Απαγωγές ίνες συντονίζουν πολλούς γνωστούς κιρκάδιους ρυθμούς συμπεριλαμβανομένων Του κύκλου ύπνου-εγρήγορσης Έκκριση της ορμόνης μελανοτονίνης Ο υπερχιασματικός πυρήνας εμφανίζει κιρκάδιο ρυθμό δραστηριότητας
Νευροχημικοί μηχανισμοί που προάγουν τον ύπνο και την εγρήγορση Οι εναλλαγές μεταξύ ύπνου-εγρήγορσης παρουσιάζουν κιρκάδιο ρυθμό που συνίσταται σε 8 ώρες ύπνου και 16-18 ώρες εγρήγορσης Πυρήνες του υποθαλάμου και του εγκεφαλικού στελέχους είναι κρίσιμης σημασίας για την εναλλαγή των καταστάσεων συνείδησης
Μελατονίνη και ο κύκλος ύπνου-εγρήγορσης Η απελευθέρωση της μελατονίνης από την επίφυση παίζει σημαντικό ρόλο στους μηχανισμούς του ύπνου Στην επίφυση ανευρίσκονται τα ένζυμα που εμπλέκονται στην σύνθεση της μελανοτονίνης Η ορμόνη εκκρίνεται στο αίμα και στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό
Μελατονίνη και ο κύκλος ύπνου-εγρήγορσης Ημερήσια διακύμανση στην έκκριση μελατονίνης Η σύνθεση και έκκριση μελατονίνης είναι κατά τη διάρκεια της νύχτας Η μελατονίνη μεταβολίζεται στο ήπαρ και αποβάλλεται στα ούρα
Μελατονίνη και ο κύκλος ύπνου-εγρήγορσης Η ημερήσια διακύμανση της έκκρισης μελατονίνης οφείλεται στις μεταγαγγλιακές ίνες του συμπαθητικού που νευρώνουν την επίφυση Η δραστηριότητα του συμπαθητικού (άνω αυχενικό γάγγλιο) ρυθμίζεται από τον υπερχιασματικό πυρήνα Η νορεπινεφρίνη δρα μέσω β- αδρενεργικών υποδοχέων αύξηση camp αύξηση της δραστηριότητας Ν- ακετυλοτρανσφεράσης αύξηση σύνθεσης και έκκρισης μελατονίνης
Μελατονίνη και ο κύκλος ύπνου-εγρήγορσης Η δραστηριότητα των συμπαθητικών νευρώνων που φτάνουν στην επίφυση συγχρονίζεται με τον περιβαλλοντικό κύκλο φωτός-σκότους μέσω του υπερχιασματικού πυρήνα. Νευρικές ίνες φτάνουν από τον υπερχιασματικό στον περικοιλιακό πυρήνα και στην συνέχεια στο συμπαθητικό. Κατά τη διάρκεια της ημέρας ο υπερχιασματικός πυρήνας καταστέλλει τη δράση του περικοιλακού πυρήνα και κατά συνέπεια την έκκριση μελατονίνης
Όνειρα Το 75-90% των ατόμων αναφέρουν όνειρα αν τα ξυπνήσουμε κατά το στάδιο REM
Γιατί κοιμόμαστε; Ο ύπνος είναι απαραίτητος για την επιβίωση Πχ τα ποντίκια ζουν φυσιολογικά 2 χρόνια, χωρίς ύπνο ζουν 3 εβδομάδες και χωρίς ύπνο REM 5 εβδομάδες Επίδραση του ύπνου στο ανοσοποιητικό σύστημα Ο ρόλος του ύπνου REM στη μνήμη
Διαταραχές του ύπνου Αϋπνία Εφιάλτες, υπνοβασία Σύνδρομο ανήσυχων ποδιών Άπνοια στον ύπνο Ναρκοληψία
Άπνοια στον ύπνο Οι άπνοιες συμβαίνουν στα στάδια 1, 2 και REM και σπάνια στα στάδια 3 και 4 Συχνές αφυπνίσεις Αυξημένη διάρκεια σταδίου 1 Ελαττωμένο στάδιο 2, 3-4 και REM Εμφάνισης ημερήσιας υπνηλίας
Πολυκαταγραφική μελέτη ύπνου
Στάδιο 1 του ύπνου
Στάδιο 2 του ύπνου
Στάδιο 4 του ύπνου
Ναρκοληψία