- •1.Основы физиологии клетки
- •1.1. Общие сведения о клетке
- •1.2. Клеточная мембрана
- •1.3. Ядро клетки
- •1.4. Рибосомы
- •1.5. Эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи
- •1.6. Митохондрии и лизосомы
- •1.7. Цитоскелет
- •2.Структурные и функциональные принципы организа- ции нервной системы
- •2.1. Взаимодействие сенсорных, моторных и мотивационных систем в переработке информации
- •2.2. Общие принципы анатомической организации нервной системы
- •2.3. Спинной мозг
- •2.4. Ствол мозга
- •Функции черепномозговых нервов
- •2.5. Мозжечок
- •2.6. Промежуточный мозг
- •2.7. Конечный мозг (полушария)
- •2.8. Защита мозга, цереброспинальная жидкость или ликвор
- •2.9. Кровоснабжение мозга и гематоэнцефалический барьер
- •2.10. Принципы организации функциональных систем мозга
- •2.11. Элементарные операции мозга - основа психических процессов
- •3. Основы нейронной теории
- •3.1. Нейроны
- •3.2. Классификация нейронов
- •3.3. Электрические сигналы
- •3.4. Входные сигналы
- •3.5. Объединённый сигнал - потенциал действия
- •3.6. Проведение потенциала действия
- •3.7. Выходной сигнал
- •3.8. Глия
- •4. Мембранные механизмы возникновения и проведения электрических сигналов
- •4.1. Концентрационный и электрический градиенты
- •4.2. Активный транспорт
- •4.3. Пассивный транспорт - диффузия
- •4.4. Управляемые каналы
- •4.5. Блокаторы ионных каналов
- •4.6. Мембранный потенциал покоя
- •4.7. Потенциал действия
- •4.8. Механизм проведения потенциалов действия
- •5. Механизм передачи информации в синапсах
- •5.1. Две разновидности синапсов
- •5.2. Передача возбуждения в нервно-мышечном синапсе
- •5.3. Помехи в синаптической передаче
- •5.4. Передача возбуждения в центральных синапсах
- •5.5. Постсинаптическое и пресинаптическое торможение
- •5.6. Функциональное значение и разновидности торможения в цнс
- •5.7. Функциональное значение химических синапсов в переносе информации
- •5.8. Электрические синапсы
- •6. Нейромедиаторы
- •6.1. Происхождение и химическая природа нейромедиаторов
- •6.2. Синтез нейромедиаторов
- •6.3. Выделение медиаторов
- •6.4. Разные постсинаптические рецепторы: ионотропное и метаботропное управление
- •6.5. Удаление медиаторов из синаптической щели
- •6.6. Отдельные медиаторные системы
- •6.6.1. Ацетилхолин
- •6.6.2. Биогенные амины
- •6.6.3. Серотонин
- •6.6.4. Гистамин
- •6.6.5. Глутамат
- •6.6.6. Гамк и глицин
- •6.6.7. Нейропептиды
- •6.7. Опиатные пептиды
- •7. Рефлексы
- •7.1. Рефлекс - стереотипная приспособительная реакция
- •7.2. Классификации рефлексов
- •7.3. Рефлекторная дуга
- •7.4. Нервные центры
- •7.5. Рефлексы растяжения - простая модель стереотипной реакции
- •7.6. Сухожильные рефлексы
- •7.7. Рефлекторная регуляция напряжения мышц
- •7.8. Сгибательные и ритмические рефлексы спинного мозга
- •7.9. Координация рефлекторной деятельности
- •7.10. Вегетативные рефлексы
- •7.11. Безусловные и условные рефлексы
- •8. Эффекторы
- •8.1. Строение скелетных мышц
- •8.2. Механизм сокращения мышечных волокон
- •8.3. Двигательные единицы
- •8.4. Зависимость мышечного сокращения от частоты нервных импульсов
- •8.5. Режимы мышечных сокращений
- •8.6. Регуляция длины и напряжения мышц
- •8.7. Гладкие мышцы
- •8.8. Сердечная мышца - миокард
- •8.9. Железы
- •9. Функциональная специализация коры больших
- •9.1. Соматосенсорная кора
- •9.2. Первичная зрительная кора
- •9.3. Вторичная (экстрастриарная) зрительная кора
- •9.4. Слуховая кора
- •9.5. Теменно-височно-затылочная ассоциативная кора
- •9.6. Префронтальная ассоциативная кора
- •9.7. Лимбическая кора
- •9.8. Височная кора
- •9.9 Электроэнцефалограмма
- •10. Двигательная функция цнс
- •10.1. Иерархическая организация моторных систем
- •10.2. Двигательные программы спинного мозга и ствола
- •10.3. Нисходящие пути от двигательных центров ствола
- •10.4. Нисходящие пути моторной коры
- •10.5. Планирование будущих действий и вторичные моторные области
- •10.6. Функциональная организация первичной моторной коры
- •10.7. Функциональная организация мозжечка
- •10.8. Взаимодействие нейронов внутри мозжечка
- •10.9. Функциональная организация базальных ганглиев
- •10.10. Последствия повреждений базальных ганглиев
- •11. Вегетативная функция цнс
- •11.1. Вегетативная нервная система
- •11.2. Периферический отдел вегетативной нервной системы
- •11.3. Тонус вегетативных нервов
- •11.4. Афферентное звено вегетативных рефлексов
- •11.5. Характер симпатического и парасимпатического влияния на деятельность внутренних органов
- •11.6. Передача возбуждения в синапсах вегетативной нервной системы
- •11.7. Центры вегетативной регуляции спинного мозга и ствола
- •11. 8. Роль гипоталамуса в регуляции вегетативных функций
- •11.9. Вегетативные механизмы регуляции кровообращения
- •11.10. Основные звенья регуляции дыхания
- •12. Основы нейроэндокринной регуляции функций
- •12.1. Происхождение, секреция, транспорт и действие гормонов
- •12.2. Регуляция образования гормонов
- •12.3. Роль гипоталамуса в регуляции образования гормонов передней доли гипофиза (гипоталамо-аденогипофизарная система)
- •12.4. Физиологическая роль гормонов аденогипофиза
- •12.5. Гипоталамус и гормоны нейрогипофиза
- •12.6. Гормоны мозгового вещества надпочечников и симпатоадреналовая реакция
- •12.7. Гормоны коры надпочечников
- •12.8. Гормоны щитовидной железы
- •12.9. Гормоны поджелудочной железы
- •12.10. Половые гормоны
- •12.11. Стресс
- •13. Интегративные механизмы регуляции поведения, основанного на биологических мотивациях
- •13.1. Мотивации
- •13.2. Кибернетические принципы гомеостатического регулирования
- •13.3. Гипоталамус - важнейшая мотивационная структура мозга
- •13.4. Лимбическая система мозга
- •13.5. Роль мезолимбической системы в формировании мотиваций
- •13.6. Физиологические механизмы боли.
- •13.7. Роль миндалин в образовании мотиваций
- •13.8. Гомеостатическое и поведенческое регулирование температуры тела
- •13.9. Механизмы регуляции пищевого поведения
- •13.9.1. Поступление и усвоение пищи
- •13.9.2. Открытие центров голода и насыщения в гипоталамусе
- •13.9.3. Новые данные о центрах голода и насыщения
- •13.9.4. Факторы, определяющие пищевое поведение
- •13.10. Питьевое поведение
- •13.10.1. Обмен воды и солей в организме
- •13.10.2. Регуляция водно-солевого равновесия и питьевого поведения
- •13.11. Половое поведение
- •13.11.1. Критические периоды половой дифференцировки
- •13.11.2. Половые особенности когнитивной деятельности
- •13.11.3. Биологические основы сексуального поведения
- •14. Биологические мотивации
- •14.1. Потребности
- •14.2. Мотивации
- •14.3. Кибернетические принципы гомеостатического регулирования
- •14.4. Гипоталамус - важнейшая мотивационная структура мозга
- •14.5. Роль мезолимбической системы в формировании мотиваций
- •14.6. Роль миндалин в образовании мотиваций
- •14.7. Формирование мотивационной доминанты
- •14.8. Системная организация мотиваций
- •14.9. Физиологические механизмы целенаправленного поведения
- •14.10. Гомеостатическое и поведенческое регулирование температуры тела
- •14.11. Пищевое поведение
- •14.12. Питьевое поведение
- •14.13. Половое поведение
- •15. Нейрофизиологические основы эмоций
- •15.1. Управляемые и неуправляемые компоненты эмоций
- •15.2. Теория эмоций Джеймса-Ланге
- •15.3. Теория эмоций Кэннона-Барда
- •15.4. Лимбическая система мозга
- •15.5. Участие височной коры и миндалин в формировании эмоций
- •15.6. Участие лобной коры в формировании эмоций
- •15.7. Информационная теория эмоций
- •15.8. Функциональная специализация мозговых структур в образовании эмоций
- •15.9. Коммуникативная функция эмоций и выражение лица
- •15. 10. Вегетативные проявления эмоций и детектор лжи
- •15.11. Застойные эмоции и психоэмоциональный стресс
- •16. Нейрофизиологические основы регуляции цикла сна- бодрствования
- •16.1. Восстановительная теория сна
- •16.2. Циркадианная теория сна
- •16.3. Внешние проявления и фазы сна
- •Бдг десинхрони- атония, бдг, повышение около 80% высо-
- •16.4. Нейрофизиологические механизмы сна
- •16.5. Гуморальные индукторы сна
- •16.7. Нормальная продолжительность сна и последствия его лишения
- •16.8. Нарушения сна
- •16.9. Бодрствование и сознание
- •16.10. Различные уровни бодрствования
- •17. Нейронные основы памяти и научения
- •17.1. Врождённые и приобретённые механизмы поведения
- •17.2. Формы памяти и научения
- •17.3. Предполагаемое место хранения памяти
- •17.4. Молекулярные механизмы памяти
- •17.5. Синапсы Хебба
- •17.6. Нейрофизиологические механизмы габитуации и сенситизации
- •17.7. Нейронный механизм ассоциативного научения
- •17.8. Гиппокамп и образование памяти
- •17.9. Долговременная потенциация и память
- •17.10. Нарушения памяти
- •18. Речевые структуры мозга и функциональная асим метрия полушарий
- •18.1. Свойства языка
- •18.2. Языки животных
- •18.3. Расстройства речи - афазии
- •18.4. Модель Вернике-Гешвинда
- •18.5. Современная модель нейронных процессов, обеспечивающих речь
- •18.6. Происхождение и формирование речи человека
- •18. 7. Латерализация функций
- •18. 8. Расщеплённый мозг
- •18.9. Способы исследования латерализации функций
- •18.10. Современные представления о функциях полушарий мозга
16.2. Циркадианная теория сна
Эта теория рассматривает цикл сна и бодрствования как систему, управляемую биологическими часами. Цикл ритмично повторяется каждые 24 часа - этот ритм называется циркадным или циркадианным (от лат. circa - около, dies -день) и связан с естественным чередованием дня и ночи. Принцип циркадной ритмики легко обнаруживается при исследовании любой физиологической функции; почти невозможно найти физиологический или биохимический процесс, не отмеченный таким ритмом. Хорошо известны, например, суточные колебания температуры тела (минимальная около 6 утра, максимальная около 6 вечера), интенсивности различных обменных процессов, выделения в кровь гормонов и т.д.
Циркадные ритмы аутогенны, т.е. управляются внутренними биологическими часами, а не внешними обстоятельствами. Такой вывод был сделан на основании сохранности суточного ритма и при неизменной освещенности, например, в условиях полярного дня или ночи, при длительном нахождении в тёмной пещере или в специальном бункере для исследования, что показали испытания, проведённые на добровольцах. Правда, при таких условиях продолжительность циркадного цикла часто становится чуть больше или меньше 24 часов.
Механизм биологических часов обеспечивает гомеостатическую саморегуляцию, предупреждающую возникновение физиологического дефицита. При правильном циркадном ритме многие функции минимизируются прежде, чем возникнут те или иные потребности тканей, вызванные текущей активной деятельностью. Многочисленные циркадные ритмы, наблюдаемые в организме, обычно согласованы друг с другом. Большинство имеющихся данных указывает на то, что их синхронизацию осуществляет гипоталамус - главный координатор биоритмологических процессов.
В конце 60-х годов ХХ века было установлено, что после повреждения медиального гипоталамуса у крыс нарушается обычная циклическая деятельность, в соответствии с которой нормальные животные в определённое время суток бодрствуют, принимают пищу и пьют воду. В 70-х годах в гипоталамусе удалось обнаружить очень небольшую область, которая координирует множество биологических ритмов, включая цикл сна-бодрствования. Эта область представлена расположенными над зрительным перекрёстом супрахиазмальными ядрами (СХЯ) - рис. 16.1.
В 90-х годах были обнаружены животные-мутанты (хомячки, мыши), отличающиеся от обычных представителей вида укороченным или, наоборот, удлинённым циркадным циклом. В 1990 году Ральф (Ralph M.R.) вместе со своими коллегами сумел извлечь супрахиазмальные ядра у плода хомячка-мутанта с необычайно короткой продолжительностью циркадного цикла - всего лишь 20 часов. Извлечённые у плода СХЯ были трансплантированы нормальному взрослому хомячку, после чего обычный для хомячков 25-часовой цикл изменился у него на 20-часовой. Если же взрослому хомячку-мутанту трансплантировать СХЯ плода нормального хомячка, то его циркадный ритм становится 25-часовым. Эти исследования показывают, что СХЯ представляют собой точные биологические часы, хотя и не позволяют утверждать, что это единственные такие часы.
Чем могут запускаться биологические часы? В настоящее время обнаружены перекрещивающиеся нервные волокна ретино-гипоталамического пути, которые доставляют информацию об освещённости от сетчатки глаза к СХЯ. При изменении освещённости, например при действии яркого света на протяжении 30 минут, в нейронах СХЯ начинают активироваться т.н. ранние гены (c-fos). Продуктом экспрессии этих генов являются белки, которые изменяют транскрипцию - считывание информации с поздних генов, непосредственно управляющих циркадным ритмом.
У приматов и, в частности у человека, по всей видимости существуют не один, а два первичных осциллятора биологических ритмов. Один из них представляют СХЯ, контролирующие наступление медленноволнового сна (см. ниже), интенсивность секреции гормона роста и выведения кальция из организма. Другой, по-видимому, регулирует быстроволновый сон (см. ниже), секрецию стероидных гормонов, температуру тела и выведение калия. Предполагают, что второй осциллятор находится в одной из областей вентромедиального ядра гипоталамуса. Оба осциллятора взаимодействуют, синхронизируя свою активность, но при определённых обстоятельствах способны активировать некоторые физиологические процессы независимо друг от друга.
Циркадианная теория рассматривает цикл сна и бодрствования не в качестве причины всех остальных циркадных ритмов, а лишь как одно из проявлений суточной периодичности физиологических процессов. Такая цикличность внутренних процессов даёт возможность заблаговременно приспосабливаться к закономерным изменениям внешних условий. Этот стереотип сложился в ходе эволюции и его можно рассматривать как филогенетическую адаптацию.
В свете современных представлений на происхождение сна восстановительную и циркадианную теории чаще всего рассматривают не как альтернативные, а как взаимодополняющие. В соответствии с таким подходом наступление сна следует объяснять двумя обстоятельствами: длительностью предшествующего бодрствования и определённой фазой циркадного ритма, синхронизированного чередованием дня и ночи.