Войти
По оценкам, более 20% взрослых страдают от какой-либо формы недосыпания. Бессонница и недосыпание являются частыми симптомами депрессии и могут указывать на другие психические расстройства. Последствия недосыпания могут иметь ужасные последствия; не только для здоровья человека, но и для здоровья окружающих, поскольку лишение сна увеличивает риск несчастных случаев, связанных с человеческой ошибкой, особенно при выполнении технических задач, связанных с бдительностью.
теменные доли мозга в значительной степени участвуют в внимании. Поражения этой области мозга у людей приводят к затруднениям или неспособности обращать внимание на события, которые контралатеральны по отношению к пораженному полушарию. Пациентам с поражением задней теменной доли практически нет проблем с переключением внимания на стимулы, появляющиеся в пространстве ипсилатеральный, на пораженное полушарие. Однако они действительно демонстрируют замедленную реакцию при смещении фокуса текущего внимания на события и стимулы, появляющиеся на противоположной стороне пораженного полушария.
Исследования, включающие единичные записи с теменных долей обезьян. указали, что существуют нейроны, которые исключительно участвуют в интеграции визуальной пространственной информации с постуральной информацией. Без этого очевидного объединения пространственной информации было бы сложно или невозможно определить местонахождение объектов во внешнем пространстве, поскольку информации, предоставляемой только сетчаткой, недостаточно. Также следует учитывать положение глаз, головы и тела.
Кроме того, исследования, включающие применение транскраниальной магнитной стимуляции над теменными долями, а также анализ позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) теменных долей, предполагают, что эта область участвуют в поисках соединений, но не в поисках отдельных признаков. (См. Визуальный поиск для дополнительной информации.)
Первичная слуховая кора выделена пурпурным цветом и, как известно, взаимодействует со всеми областями выделено на этой нейронной карте. Слуховое внимание было исследовано после лишения сна. Исследователи исследовали слуховое внимание двенадцати субъектов, не лишенных сна, и двенадцати субъектов, лишенных сна, в различные промежутки времени. Испытуемые были задействованы в задаче на слуховое внимание, которая требовала воспроизведения пространственных отношений между четырьмя буквами, с использованием графа, состоящего из шести квадратов, сразу после предъявления объекта с магнитофона. Было обнаружено, что слуховое внимание людей, лишенных сна, ухудшается по мере увеличения общего количества недосыпания, возможно, из-за снижения перцепционной бдительности.
Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) сканирование мозга субъектов, подвергшихся лишениям сна в течение тридцати пяти часов, показывает, что лишение сна связано с увеличением префронтальной коры и активацией теменных долей во время выполнения задач, сочетающих вербальное обучение и арифметику. Особенно это заметно в правом полушарии. У людей, не лишенных сна, участвующих в вербальном обучении и арифметических задачах, активны передняя поясная корка и правая префронтальная кора. После недосыпания усиливается активация левой нижней лобной извилины и двусторонних теменных долей. Эта информация свидетельствует о том, что задачи с разделенным вниманием требуют больше ресурсов внимания, чем обычно требуется человеку, не лишенному сна.
Исследования с использованием потенциала, связанного с событием (ERP) записи показали, что 24 часа лишения сна снижают реакцию ERP на входные сигналы от эндогенных, но не экзогенных источников. Таким образом, предполагается, что лишение сна влияет на эндогенно-управляемое избирательное внимание в большей степени, чем экзогенно-управляемое избирательное внимание.
Было обнаружено, что 24-часовое лишение сна влияет на функциональная связь между нижней лобной теменной областью (IPS) и парагиппокампальной областью (PPA). Однако лишение сна не влияет на индекс модуляции внимания PPA. Опираясь на эту информацию, исследователи пришли к выводу, что психофизиологическое взаимодействие (PPI) в большей степени участвует в избирательном внимании, чем IPS и PPA.
Исследования показали, что вместе лишение внимания и лишение сна модулируют Активация парагиппокампальной области (PPA) и обработка сцены. В частности, лишение сна было связано со значительным снижением активации PPA при наблюдении за сценами и при игнорировании сцен. Это объясняется отсутствием изменения индекса модуляции внимания (AMI). Недостаток сна не влияет на распознавание лиц.
Было показано, что лишение сна негативно влияет на скорость и точность классификации изображений, а также на память распознавания. Это приводит к неспособности избежать внимания к нерелевантной информации, отображаемой во время задач, связанных с вниманием. (Norton) Он также снижает активацию вентральной области зрения и лобных теменных контролирующих областей.
Исследования, в которых участвовали субъекты, лишенные сна, в тестах на время реакции выбора, в которых подавление реакции, были задействованы навыки переключения задач и стратегия задач, которые были проведены и проанализированы. Эти три когнитивных процесса задействованы и имеют решающее значение для задач, связанных с контролирующим вниманием, которое определяется как поведение, возникающее в результате выбора и реализации схем. После одной ночи полного лишения сна субъекты не показали снижения способности переключаться между задачами или подавления реакции. Однако недосыпание влияет на способность использовать подготовительное смещение для повышения скорости выполнения. Предполагается, что когнитивные ресурсы мозга прилагают активные усилия для достижения успеха в сложной задаче, когда он лишен сна, и что этот дефицит проявляется в задачах, включающих подготовительную предвзятость.
Нарушения когнитивных способностей из-за постоянного ограничения сна до конца не изучены. Тем не менее, были исследования, изучающие физиологическое возбуждение недосыпающего мозга. Участники, общее количество сна которых было ограничено на 33% в течение одной недели, подвергались тестам на время реакции. Результаты этих тестов были проанализированы с использованием количественного анализа ЭЭГ. Результаты показывают, что в первую очередь поражаются лобные области мозга, тогда как теменные области остаются активными до тех пор, пока эффекты лишения сна не станут более серьезными, что произошло к концу недели. Кроме того, ЭЭГ и анализ ERP показывают, что дефицит активации более очевиден в недоминантном полушарии, чем в доминантном полушарии.
Таламус.Изучено влияние депривации сна на когнитивные функции. за счет использования параметрических задач на зрительное внимание. Была получена функциональная магнитно-резонансная томография мозга участников, которые выполняли задачи по отслеживанию мяча разного уровня сложности. Эти изображения были сделаны во время бодрствования в покое и снова после ночного недосыпания. таламус более активен, когда он сопровождается недосыпанием, чем когда субъект находится в состоянии бодрствования в состоянии покоя. Напротив, таламус более активен во время сложных задач, сопровождаемых бодрствованием в состоянии покоя, но не во время состояния недосыпания. Исследователи предполагают, что таламические ресурсы, которые обычно активируются во время сложных задач, активируются в попытке поддерживать бдительность во время состояний недосыпания. Кроме того, усиление таламической активации связано со снижением активации теменной, префронтальной и поясной коры, что приводит к общему нарушению сетей внимания, которые необходимы для зрительно-пространственной работы внимания.
Исследования функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) показывают, что задняя поясная извилина (ПКС) и медиальная префронтальная кора головного мозга участвуют в упреждающем распределении пространственного внимания. При недосыпании активность ПКС снижается, нарушая избирательное внимание. Испытуемым была предложена задача по переключению внимания с использованием пространственно информативных, вводящих в заблуждение и неинформативных сигналов, предшествующих стимулам. В условиях недосыпания у субъектов наблюдалась повышенная активация левой внутрипариетальной борозды. Эта область активируется при воздействии раздражителей в неожиданных местах. Эти данные свидетельствуют о том, что у людей, лишенных сна, может быть нарушена их способность предугадывать места предстоящих событий. Кроме того, неспособность избежать участия в нерелевантных событиях также может быть вызвана недосыпанием.
Напротив, другие исследования показали, что влияние недосыпания на когнитивные функции, в частности, на устойчивое зрительное внимание, больше глобальный и двусторонний по своей природе, в отличие от более латерализованных объяснений дефицита. В исследовании с использованием задачи «Выбор визуального восприятия» испытуемые подвергались воздействию стимулов, появляющихся в различных местах визуального пространства. Результаты показывают, что лишение сна приводит к общему снижению зрительного внимания. Также предполагается, что лишенный сна мозг способен поддерживать определенный уровень когнитивных способностей во время задач, требующих разделения внимания, за счет привлечения дополнительных корковых областей, которые обычно не используются для таких задач.
Префронтальная кора 
Передняя поясная кора Исполнительное функционирование - это «способность планировать и координировать преднамеренные действия перед лицом альтернатив, отслеживать и обновлять действия по мере необходимости и подавлять отвлекающий материал, сосредотачивая внимание на задаче. под рукой ». Префронтальная кора головного мозга была определена как наиболее важная область, участвующая в исполнительном функционировании.
Исследователи полагают, что три из самых «основных» исполнительных функций: смещение, обновление и торможение. Переключение между разными задачами считается очень важным умственным поведением, участвующим в исполнительном функционировании, поскольку оно предполагает активное отстранение от текущей задачи и участие в новой задаче. Считается, что обновление связано с рабочей памятью (тесно связанной с функцией префронтальной коры), где активная информация должна быть обновлена путем замены старой, теперь нерелевантной информации новой, актуальной информацией на основе по цели. Подавление включает в себя контролируемое и преднамеренное сопротивление автоматических, преобладающих реакций.
Передняя поясная извилина кора была задействована в процессе подавления привычной реакции или обнаружения возможных конфликтов в ответах; об этом свидетельствует тест Струпа. Исследования показали, что всего лишь 36 часов недосыпания вызывают снижение производительности при выполнении задач, требующих этих управляющих функций.
Приведенные выше процессы иллюстрируют модель контролируемого и автоматического поведения, которая была выдвинута Shallice et al. (1989), назвал системой супервизорного внимания. Считается, что эта система вступает в игру, когда необходимо вмешательство привычной реакции. Повреждение префронтальной коры вызовет сбой в этой системе, что приведет к поведению использования. Это поведение может включать в себя спонтанные последовательности действий над несущественными объектами в окружающей среде без четкой цели. Эта теория помогла расширить наши знания об исполнительных функциях.
Принятие решений включает в себя ряд исполнительных функций, которые необходимо объединить и организовать для того, чтобы реагировать наиболее подходящим образом, т. Е. Отвечать наиболее выгодным решением. Есть много аспектов процесса принятия решений, в том числе рассмотренных выше. Другие вовлеченные процессы, которые связаны с исполнительной функцией, будут рассмотрены ниже.
Хотя наиболее важные решения принимаются в течение длительного периода времени, включая более глубокий когнитивный анализ, обычно у нас есть ограниченное время, чтобы ассимилировать большой объем информации в информированной решение. Недостаток сна, по-видимому, отрицательно влияет на нашу способность ценить возрастающую сложность и реагировать на нее, как это было обнаружено при дефиците производительности после 1 ночи недосыпания в моделируемой маркетинговой игре.
В игре участвовали субъекты, продвигавшие вымышленный продукт, в то время как получение отзывов о финансовых последствиях своих решений. Им придется постоянно принимать во внимание новые переменные, чтобы добиться успеха, что увеличит сложность игры.
Другие примеры неспособности обрабатывать сложную информацию включают снижение способности оценивать выражения лица, увеличение разрешения на использование стереотипов и расовых предубеждений в оценках, а также все чаще выбирают более простые решения для решения межличностных проблем.
Интуитивно, потому что лишение сна отрицательно сказывается на обработке сложности моделируемого маркетинговая игра, это также повлияло на инновационные процессы, поскольку испытуемые не смогли принять более инновационный (и приносящий вознаграждение) стиль игры. Инновационное мышление предполагает построение нового поведения, основанного на усвоении постоянно изменяющейся или новой информации. В исследовании военнослужащих, перенесших две ночи лишения сна, результаты показали заметное снижение способности генерировать идеи по заданной теме (тест по категориям); это известно как идеальная беглость.
Примерное расположение орбитофронтальной коры.Анализ риска и вознаграждения является важной частью принятия решений. Попытка создать представление о рискованной ситуации и отреагировать на нее сильно вовлекает орбитофронтальную кору. В ходе исследования, которое включало анализ рисков у водителей, которые ехали в течение 12 часов подряд, было обнаружено, что они были более склонны к опасным маневрам и не хотели принимать какие-либо формы осторожного стиля вождения.
Некоторые исследования проливают свет на это явление. В одном исследовании использовались сценарии принятия решений в реальной жизни, включающие выбор карт из 1 из 4 колод. Разные карты считались наградой, а другие - штрафом. Субъекты, лишенные сна, не смогли изменить свои методы выбора, продолжая выбирать карты из колод, которые производили большое количество штрафных карт, в то время как контрольные субъекты могли изменить свою стратегию выбора с помощью анализа затрат и выгод, основанного на мониторинге результатов, которые они
Процесс планирования будет осуществляться в соответствии с принятием решений при определении конечного поведения. Как было показано до сих пор, недосыпание имеет множество пагубных последствий для исполнительных функций, и планирование не щадит. В одном исследовании участвовали курсанты, которые должны были выполнять моделированные военные операции в условиях недосыпания. Результаты показали снижение способности испытуемых «планировать на лету», и общие результаты были меньше, чем у хорошо отдохнувших курсантов.
Другой психологический тест, используемый для оценки планирования и принятия решений, - это Башня Лондонский тест. Этот тест широко использовался при тестировании управляющих функций, а также в исследованиях лиц, лишенных сна. В исследовании, посвященном результатам этого теста после 45–50 часов лишения сна, было обнаружено, что лишенным сна испытуемым не только требовалось больше времени, но и требовалось больше движений для выполнения задачи, чем контрольной группе.
Возможность продемонстрировать понимание своей работы над различными задачами и исправить или изменить это поведение, если оно неверно, является важной частью исполнительной деятельности. Проблемы, которые могут быть связаны с невозможностью извлечь уроки из ошибки или приспособиться к ошибке, могут нарушить многие модели поведения.
Распространенным тестом, используемым для оценки исправления ошибок и устранения неполадок в отношении лобной доли, является Тест сортировки карточек штата Висконсин. Этот тест включает изменение правил, что требует изменения стратегии. В том же исследовании, о котором говорилось выше, у людей, лишенных сна, также были обнаружены нарушения при выполнении этой задачи.
Исследования показывают, что сон участвует в приобретении, сохранении и восстановлении воспоминаний, а также консолидации памяти. Впоследствии было показано, что лишение сна влияет как на рабочую память, так и на процессы долговременной памяти.
Недостаток сна увеличивает количество ошибок, совершаемых при выполнении задач с рабочей памятью. В одном исследовании задача рабочей памяти заключалась в освещении последовательности из 3 или 4 цветных огней, а затем просьба лиц, лишенных сна и не лишенных сна, запомнить и повторить последовательность. Люди, лишенные сна, выполняли задачу намного быстрее, чем те, кто находился в контрольном состоянии (то есть не лишенные сна), что поначалу казалось положительным эффектом. Однако наблюдалась значительная разница в количестве допущенных ошибок, при этом утомленная группа работала намного хуже.
Данные визуализационных исследований также демонстрируют влияние лишения сна на рабочую память. Исследования ЭЭГ документально подтвердили более низкую точность и более медленное время реакции среди лишенных сна участников, выполняющих задачи с рабочей памятью. Снижение бдительности и недостаток внимания вызывают дефицит рабочей памяти, который сопровождается значительным ухудшением связанных с событием потенциалов.
ПЭТ-сканирование показывает глобальное снижение метаболизма глюкозы в ответ на лишение сна. По мере того, как субъекты становятся все более слабыми при выполнении задач на рабочую память, более специфическое снижение уровня глюкозы происходит в таламусе, префронтальной коре и задней теменной коре.
ФМРТ после кратковременного недосыпания (24 часа или меньше) показывают увеличение активации таламуса. Задачи вербальной рабочей памяти обычно вызывают увеличение активности левой височной доли. Однако после 35 часов депривации отмечается снижение активации височной доли и увеличение активации теменной доли.
Модель рабочей памяти. На рабочий объем памяти также влияют недостаток сна. Когда участников исследования, лишенных сна, попросили запомнить бессмысленное слово и найти его среди ряда похожих слов, продолжительность времени, в течение которого они могли удерживать его в своей рабочей памяти, уменьшилась на 38% по сравнению с отдохнувшими людьми..
Один из способов, которым сон участвует в создании долговременных воспоминаний, - это консолидация памяти, то есть процесс, с помощью которого новая память превращается в более постоянную. форма. Считается, что это достигается за счет создания связей между медиальными височными долями и неокортикальными областями. Считается, что причастны NREM (не-REM) и REM-сон, согласно текущим теориям NREM наиболее активно участвует в процедурной памяти и REM с декларативной памятью.
Исследования на животных частично подтвердили эти утверждения. Например, одно исследование, проведенное на крысах, показало, что депривация быстрого сна после обучения новой задаче нарушила их способность выполнять ее снова позже. Это было особенно верно, если задача была сложной (т. Е. Предполагала использование необычной информации или развитие нового адаптивного поведения).
Существуют аналогичные доказательства роли сна в процедурной памяти у людей. Участники одного исследования были обучены навыкам процедурной памяти, включающим перцепционно-моторные навыки. Те, у кого не было медленного сна, в последующих испытаниях показали значительно худшие результаты по сравнению с теми, кто полностью отдохнул. Другое исследование с использованием задачи зрительно-моторной процедурной памяти зафиксировало аналогичные результаты. Участники, которым недосыпали после начальной тренировки, на следующий день не показали улучшений по результатам испытаний, в то время как те, кто выспался, показали значительные положительные изменения. Подобные исследования ясно демонстрируют разрушительное влияние лишения сна на консолидацию процедурных и декларативных воспоминаний.
Недостаток сна также имеет документально подтвержденный эффект на способность приобретать новые воспоминания для последующей консолидации. Исследование, проведенное на мышах, которым недосыпали перед изучением нового навыка, но позволяли отдыхать после этого, в последующих испытаниях показало такое же количество ошибок, как и на мышах, лишенных сна только после начального обучения. В этом случае предполагается, что вместо того, чтобы препятствовать консолидации памяти, лишение сна мешало первоначальному приобретению памяти. Мышам с предварительным лишением сна также требовалось значительно больше времени, чтобы выучить задание, чем хорошо отдохнувшим мышам.
Недостаток сна также связан с нарушением способности восстанавливать сохраненные долгосрочные воспоминания. Когда в испытание был включен отталкивающий стимул (например, фен выдувал горячий воздух и шум на мышь), мыши, лишенные сна, были менее тревожны в последующих испытаниях. Это говорит о том, что они не восстановили все воспоминания, связанные с неприятным переживанием.
Было выдвинуто несколько теорий, объясняющих влияние депривации сна. по памяти.
Одно раннее исследование нейрохимического влияния на сон и память было проведено на кошках и продемонстрировало, что лишение сна увеличивает синтез белка в мозге . Имеются данные о том, что эти измененные уровни белков могут увеличивать возбудимость центральной нервной системы, увеличивая, таким образом, восприимчивость мозга к другим нейрохимическим агентам, которые могут вызывать амнезию. Дальнейшие исследования показали, что сигнальный путь протеинкиназы A (PKA) имеет решающее значение для долговременной памяти. Если в определенные моменты сна происходит ингибирование PKA или синтеза белка, консолидация памяти может быть нарушена. Кроме того, у мышей с генетическим ингибированием PKA обнаружен дефицит долговременной памяти. Таким образом, лишение сна может действовать через ингибирование этих путей синтеза белка.
Ацетилхолин (ACh) также может участвовать в эффектах депривации сна, особенно в отношении пространственной памяти. Мускариновые антагонисты или химические вещества, которые блокируют ACh, ухудшают пространственное обучение при введении крысам перед тренировкой. Также обнаружено, что уровни ACh ниже при измерении после периода недосыпания. Было также показано, что ACh увеличивает активность пути PKA, который необходим для консолидации памяти.
Уровень серотонина (в форме 5-HT) снижается во время REM- и NREM-сна, что приводит к Некоторые исследователи считают, что он также участвует в консолидации памяти во время сна. Мыши, у которых отсутствует ген рецептора 5-HT, больше участвуют в быстром сне и лучше справляются с задачами пространственной памяти. Исследователи выдвинули гипотезу о том, что лишение сна мешает нормальному снижению уровней 5-HT, нарушая процесс консолидации памяти.
Другая теория предполагает, что стресс, вызванный лишением сна, влияет на консолидацию памяти, изменяя концентрацию кортикостероиды в организме. В одном исследовании это моделировалось путем повышения концентрации глюкокортикоидов на ранних стадиях сна. Наблюдаемые эффекты на сохранение памяти на следующий день были аналогичны эффектам, полученным у людей, которые не спали.
Депривация сна может влиять на память, влияя на нейропластичность, измеренную с помощью long -временная потенциация в гиппокампе. Эта пониженная пластичность может быть основной причиной нарушений как рабочей памяти у людей, так и пространственной памяти у крыс. Недостаток сна может дополнительно влиять на память за счет снижения пролиферации клеток в гиппокампе.
Недостаток сна также связан со снижением общей возбудимости мембран нейронов мозга. Активация этих мембран имеет решающее значение для формирования воспоминаний. Митохондрии играют важную роль в модуляции возбудимости нейронов, и исследования показали, что лишение сна участвует в ингибировании митохондриального метаболизма.
Сокращение продолжительности сна, а также увеличение времени нахождения в бодрствовании - это факторы, которые в значительной степени способствуют риску дорожных столкновений, уровень серьезности и смертности которых находится на том же уровне, что и вождение автомобиля под воздействием алкоголя, с 19 часами бодрствования, соответствующими BAC 0,05%, и 24 часа бодрствования, соответствующие BAC 0,10%. Эту проблему усугубляет доказанное несоответствие между объективными характеристиками и субъективной настороженностью; Люди сильно недооценивают влияние недосыпания на их когнитивные способности, особенно в суточные ночи. Большей части эффекта острого недосыпания можно противодействовать дневным сном, при этом более длительный сон дает больше преимуществ, чем более короткий сон. В некоторых отраслях, в частности в пожарной службе, рабочим традиционно разрешается спать во время дежурства между вызовами на службу. В одном исследовании поставщиков EMS 24-часовые смены не были связаны с более высокой частотой негативных последствий для безопасности по сравнению с более короткими сменами.
Это особенно актуально для молодых людей, поскольку они требуют 8–9 часов сна в ночное время, чтобы преодолеть чрезмерную дневную сонливость. Они входят в группу повышенного риска при вождении с ощущением усталости и дорожно-транспортных происшествий, связанных с недосыпанием.
 | нейробиология в Викисловаре, бесплатный словарь. |
 | В Викиучебнике есть книга по теме: Нейронаука |
 | Викиверситет имеет учебные ресурсы по Тема: Нейробиология |
