Супрахиазменные ядра


 
Вернемся к супрахиазменным ядрам. Нейрофизиологи обратили на них пристальное внимание, после того как выяснилось, что у крыс с поврежденными зрительными путями между сетчаткой и мозгом не отмечается нарушения ритмов сна и бодрствования. Механизм крысиных биологических часов как им-то образом пол у ча л информацию о свете даже в темноте, минуя обычный зрительный канал. Супрахиазменные ядра интимно связаны со многими другими отделами головного мозга. Их нервные клетки посылают свои аксоны (аксон длинный отросток нейрона, проводящий нервный имп ульс) к я драм гипота лам уса, к эпифизу и гипофизу, а также к структурам мозгового ствола, которые принимают участие в регуляции сна.

Было показано экспериментально, что у мышей с хирургически разрушенными супрахиазменными ядрами пропадает суточная цик личность содержания в крови г о р м о н о в с т р е с с а адреналина и глюкокортикоидов. Мыши и хомячки с удаленными ядрами переставали соблюдать ночной ритм активности и бегали в колесе в любое время суток.
Кроме того, супрахиазменные ядра способны самостоятельно генерировать ритмы. В опытах на крысах при регистрации электрической активности нейронов этих ядер был обнаружен ритм спонтанных разрядов, соответствовавший циркадному ритму сна и бодрствования. Если перерезать все нервные связи между супрахиазменными ядрами и другими частями мозга, то циркадный ритм активности сохраняется только в этих ядрах.

Таким образом, мы достаточно уверенно можем сказать, что роль пейсмейкеров, по крайней мере у крыс, играют в первую очередь супрахиазменные ядра. Что же касается человека, то в нашем распоряжении имеются сравнительно немногочисленные клинические данные, полученные при наблюдении за больными с опухолевым поражением головного мозга, лока лизованным в области этих ядер. У таких больных отмечены серьезные нарушения ритма сна и бодрствования.
Хотя роль супрахиазменных ядер в регуляции циркадных ритмов трудно переоценить, имеются, однако, данные о наличии других водителей ритма у млекопитающих. Например, у обезьян саймири с поврежденными ядрами пропадают ритмы питания, питья и активности, но сохраняется неизменным суточный цикл температуры тела. Это, безусловно, указывает на то, что температурный цик л контролируется какимто другим пейсмейкером.
Дополнительные данные в пользу множественности пейсмейкеров были получены при обследовании людей, долгое время находившихся в изоляции. Например, известный французский спелеолог Мишель Сиффр (р. 1939) провел шесть месяцев под землей в пещере, куда не проникал ни звук, ни свет. Он ел, когда был голоден, и спал, когда хотел, несколько раз в день измерял температуру тела и отправлял на поверхность пробы мочи для анализа.

Каждый цикл "сон бодрствование" он считал за одни сутки. Десинхронизация оказалась достаточно ощутимой: сутки Мишеля Сиффра были почти всегда длиннее 24 или 25 часов и крайне редко короче. Другой испытуемый, Дэвид Лафферти, провел в пещере 127 дней.

Сначала его сутки были совершенно хаотичны, но к концу эксперимента установился цикл около 25 часов.
Однако наиболее интересно не само по себе увеличение суток, а своеобразие спонтанной десинхронизации, которое выражалось в несовпадении циркадного ритма температуры тела и цикла "сон бодрствование". Это говорит о наличии как минимум двух пейсмейкеров циркадной активности у человека.
Ученые полагают, что некоторые ритмы группируются в наборы и внутри этих наборов, подчиненных общему водителю, рассогласования не наступает. В один такой набор входят ритмы сна и бодрствования, температуры кожи, концентрации гормона роста в крови и содержания кальция в моче. Во вторую группу показателей, изменяющихся согласованно даже тогда, когда происходит десинхронизация других функций, попадают циклы сна с фазой быстрого движения глаз (речь об этом у нас впереди), температура тела, уровень кортизола в крови и калия в моче.

Две эти группы контролируются разными пейсмейкерами (напоминаем, что пока это только гипотеза), и пейсмейкер номер два, по всей видимости, более устойчив, так как вторая группа показателей в период "пещерной жизни" редко отк лонялась от 24,8-часового цикла.

Спору нет, верховный главнокомандующий всегда бдительно следит за исполнением собственных распоряжений. Ослушников немедленно бьют по рукам. Водитель ритма, обосновавшийся в головном мозгу, задает тон слаженной работе всего ансамбля, но у любой монеты кроме аверса есть и реверс. Если исполнители никуда не годятся и откровенно игнорируют приказы, поступающие из ставки, то дело с мертвой точки не сдвинется.

Любой сколь угодно гениальный план ничего не стоит испортить бездарным исполнением. Так что центр центром, а генетические сбои пускать побоку тоже не следует.
Послушаем биолога Викторию Скобееву.
"Небольшие изменения в генах, отвечающих за суточный ритм, ведут к большим последствиям. Мыши, мутантные по одному из отвечающих за циркадный ритм генов, страдают нарушениями сна они спят часто, но помалу, все время просыпаясь. Похожая картина наблюдается и при старении у крыс электрическая активность супрахиазменного ядра становится с возрастом все менее регулярной, и пожилые крысы, как и пожилые люди, в течение дня часто задремывают, а ночью страдают бессонницей.

Отсутствие другого гена у мышей приводит к тому, что их клетки легко подвергаются раковому перерождению. Вместо того чтобы погибнуть, не пройдя „контроль качества“ при делении, к летки с нарушениями ДНК у таких мышей продолжают делиться и дают начало раковым опухолям. Возможно, рак и суточные ритмы вообще тесно связаны в опытах на мышах показано, что эффективность противораковых лекарств повышается, если принимать их в определенные часы".
 
От себя добавим, что у онкологов есть статистика (недостаточно, впрочем, надежная), позволяющая заподозрить некую потаенную связь между выраженным нарушением циркадных ритмов (экстремальные "жаворонки" и экстремальные "совы") и развитием злокачественных новообразований.
Механизмы, обеспечивающие поддержку суточного цикла, весьма консервативны. Даже животные, утратившие в процессе эволюции зрение и приспособившиеся к подземному образу жизни (например, слепыши безглазые млекопитающие из отряда грызунов, обитающие в Европе, Передней Азии и Северной Африке), в полной мере сохранили все генетические компоненты циркадного ритма. Отбор, как мы знаем, ничего не делает просто так, и если он умудрился сберечь у незрячих животных систему, реагирующую на свет, значит, она для чего-то нужна.
В. Скобеева рассказывает:
"Несмотря на полное отсутствие зрения, сетчатка слепышей сохранила способность воспринимать свет как регулятор активности слепыш, попавший на поверхность, должен максимально быстро зарыться обратно. Имеются у слепышей и сезонные ритмы активности, видимо, их так же поддерживает сохранная система суточного ритма. По всей видимости, биологический календарь устроен так же, как и настенный должно смениться много одинаковых дней, прежде чем наступит новый месяц".
 
Кстати, несколько слов о длинных, или инфрадианных, ритмах у человека. Самый известный из них это женский репродуктивный цикл, называемый также овариально-менструальным, имеющий период около 28 дней. Репродуктивный цикл изучен достаточно хорошо, а вот о сезонных (еще более продолжительных) ритмах у людей мы знаем много меньше. И хотя мы не улетаем регулярно на юг наподобие перелетных птиц и не впадаем в зимнюю спячку, как грызуны, сезонные биоритмы отражаются на нашем здоровье в полной мере.

Такие заболевания, как шизофрения и маниакально-депрессивный психоз, очевидным образом приурочены к временам года и имеют свои сезонные пики весной и осенью. Даже мягкие субдепрессивные состояния (о клинике здесь нет и речи, разговор идет просто о колебаниях настроения) обнаруживают отчетливую сезонность. В летние месяцы такие люди пребывают в хорошем настроении, весьма деятельны и с оптимизмом смотрят в будущее, а вот с приходом зимы эмоциональный тонус у них резко падает: они впадают в депрессию, апатию и пессимизм, чувствуя, что не в силах справиться с жизненными трудностями.
Американский ученый Томас Уэр и его коллеги из Национального института психического здоровья изучали этот вид депрессии и пришли к выводу, что за него могут быть ответственны эпифиз и связанные с ним структуры головного мозга. По их мнению, триггерным механизмом, запускающим раскручивание депрессивного состояния, является укорочение светового дня. Напомним, что в эпифизе происходит превращение серотонина в мелатонин, концентрация которого повышается в темное время суток. И хотя научные разработки в этой области носят весьма гипотетический и даже гадательный характер (чтобы не сказать больше), использование мощных источников света за несколько часов до наступления дня вроде бы давало неплохие результаты.

Точно так же неясно, имеет ли мелатонин хоть какое-нибудь отношение к сезонной депрессии, однако искусственное удлинение светового дня будто бы помогает больным преодолевать периоды плохого настроения.



Содержание  Назад  Вперед