Войти
Понто-геникуло-затылочные волны или волны PGO представляют собой характерные волновые формы распространения активности между тремя ключевыми областями мозга: мостом, латеральным коленчатым ядром и затылочной долей ; в частности, это потенциалы фазового поля. Эти волны могут быть записаны в любой из этих трех структур во время и непосредственно перед REM-сном. Волны начинаются как электрические импульсы от моста, затем переходят к латеральному коленчатому ядру, находящемуся в таламусе, и заканчиваются в первичной зрительной коре затылочной доли. Эти волны наиболее заметны в период непосредственно перед быстрым сном, хотя они были зарегистрированы и во время бодрствования. Предполагается, что они неразрывно связаны с движением глаз в циклах бодрствования и сна у многих различных животных.
Открытие волн PGO восходит к 1959 году, когда три французских ученых опубликовали свою научную статью об исследовании этих волн на животных. Хотя в то время у них не было конкретного названия для этого неврологического явления.
Только после опубликованной работы Брукса и Бицци эти волны стали известны как волны PGO. Их исследования были сосредоточены на распространении этих волн у кошек, при этом было замечено, что эти потенциалы поля начинаются в мосту, распространяясь вниз к латеральному коленчатому ядру и затылочной доле.
Другие исследования с этими волнами были проведены на крысах. Ученые пытались определить, есть ли у крыс волны PGO, но выяснили, что они присутствуют только в мосту, а распространение волн не возбуждает какие-либо нейроны в латеральном коленчатом ядре. В результате этого исследования волны PGO известны как P-волны у грызунов.
Волны PGO изучались в основном на моделях кошек и грызунов. Несмотря на направленность исследования, было обнаружено, что волны PGO существуют у других видов млекопитающих, включая людей и нечеловеческих приматов, таких как макаки и бабуины.
В первоначальных экспериментах волны PGO (или волны P в моделях грызунов) обнаруживались путем размещения электродов внутри мозга, рядом с мостом, боковыми коленчатыми ядрами или затылочной долей. Наряду с методами регистрации электроэнцефалографии (ЭЭГ) ученые также могут показать корреляцию между другими мозговыми волнами, связанными с быстрым сном, и волнами PGO.
Хотя ученые знают, что они существуют, волны PGO не были обнаружены у здоровых людей из-за этических опасений по поводу доступа к этим областям, из которых необходимо снимать показания. Однако достижения в области глубокой стимуляции мозга позволили вводить электроды в мозг людей с различными патологиями и делать записи ЭЭГ различных ядер. Из-за сходства с моделями на животных мы можем сделать вывод, что волны PGO возникают с той же частотой в человеческих ЭЭГ. Таким образом, ученые могут сделать вывод, что волны PGO существуют у людей.
Нейрофизиологические исследования волн PGO пришли к выводу, что генерация этих волн находится в наборе нейронов, расположенных в мосту, независимо от вида, на котором проводится исследование. С этого момента нейроны разветвляются в сети, которая направляет фазовый электрический сигнал к латеральному коленчатому ядру и затылочной доле.
В этой сети есть два типа нейронных групп: исполнительные нейроны и модулирующие нейроны.
Именно эти нейроны помогают генерировать и распространять волны PGO по всему мозгу. В одной исследовательской работе этот «класс» нейронов делится на два подмножества: запускающие нейроны и нейроны-переносчики. Все эти нейроны расположены в перибрахиальной области, которая представляет собой группу нейронов, окружающих верхний маятник мозжечка.
Эти нейроны расположены в каудолатеральной области перибрахиальной области. Эти нейроны активно активируются во время сна, не являющегося фазой быстрого сна (NREM). Наиболее регистрируемая активность нейронов приходится на стадию N3 NREM, также известную как цикл медленного сна. Эти же нейроны также активны во время быстрого сна, но со значительно меньшей амплитудой, чем во время медленного сна.
Нейронные клетки, которые обеспечивают передачу волн PGO от моста к другим частям мозга, находятся в ростральной части перибрахиальной области. Эта группа ячеек срабатывает ровно в двух режимах. Первый режим - это импульсное зажигание через низкопороговые ионные каналы кальция (Ca 2+). Другой режим - это повторяющееся тонизирующее воздействие через ионные каналы, зависимые от натрия (Na +).
В то время, когда активируются нейроны, эти клетки получают эти сигналы и начинают увеличивать свою активность. Это, в свою очередь, позволяет волне выйти на другие участки мозга.
Когда исполнительные нейроны срабатывают, распространение волны контролируется как возбуждающими, так и тормозными сигналами. Эти входные данные поступают от модулирующих нейронов, которые помогают регулировать и контролировать амплитуду и частоту волны. Следующие типы ячеек играют огромную роль в этом процессе контроля.
Аминергические нейроны - это нейроны, которые используют моноамины в качестве нейромедиатора. Именно этот класс нейротрансмиттеров удерживает амплитуду волн PGO на очень низком уровне в периоды бодрствования млекопитающих. Тремя специфическими аминергическими нейротрансмиттерами являются серотонин, дофамин и норадреналин.
Холинергические нейроны - это нейроны, которые используют ацетилхолин в качестве нейромедиатора. В ходе различных исследований было доказано, что эти типы нейронов способствуют генерации волн PGO, тем самым являясь возбуждающим нейромодулятором для запуска нейронов.
Нитроксергические нейроны используют оксид азота (NO) в качестве нейромедиатора. Теоретически увеличение оксида азота рассматривается как возбуждающий нейромодулятор в генерации волн PGO. Это связано с испытаниями на животных, которые показали увеличение волн PGO по мере повышения уровня оксида азота в мосту.
ГАМК-ергические нейроны используют гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК) в качестве нейромедиатора. Теоретически эти нейроны ингибируют аминергические нейроны и, следовательно, препятствуют распространению волн PGO.
Было показано, что нейроны в области вестибулярных ядер мозга при стимуляции обеспечивают возбуждающие приступы генерации волн PGO. Тесты показали, что, хотя вестибулярные ядра помогали создавать волны PGO, возбуждение этой области мозга никоим образом не было необходимо для формирования волн PGO.
Также было показано, что нейроны в области миндалины мозга при электрической стимуляции обеспечивают возбуждающие приступы генерации волн PGO.
Нейроны в области супрахиазматических ядер мозга помогают регулировать быстрый сон. Длительность цикла быстрого сна вызывает синхронизацию частоты волн PGO.
Было показано, что использование слуховой стимуляции увеличивает волны PGO во время бодрствования и сна с нейронами, связанными с передачей слуховой информации. Даже когда субъект бодрствует и находится в полной темноте, амплитуда волн PGO увеличивается за счет слуховой стимуляции. Другое исследование также показало, что слуховая стимуляция увеличивает амплитуду волн PGO в медленноволновом сне и REM-сне и не снижает амплитуду волн при повторной слуховой стимуляции. На основе этого исследования ученые могут предположить, что генерация волн PGO от слуховой стимуляции содержит механизм положительной обратной связи, который может быть возбужден вызванными волнами PGO.
В базальные ганглии представляют собой группу ядер в мозге позвоночных, расположенный у основания переднего мозга и тесно связан с корой головного мозга, таламуса и мосте. Базальные ганглии связаны с множеством функций, включая возбуждение, контроль моторики и обучение. Основными компонентами базальных ганглиев являются полосатое тело, бледное тело, черная субстанция и субталамическое ядро (или субталамус). Последнее, глутаматергическое ядро, взаимно связано с ядрами моста, переносящими PGO. У людей субталамические PGO-подобные волны, которые напоминают волны PGO, обычно регистрируемые у кошек, могут регистрироваться во время сна до REM и REM. Это предполагает, что субталамус может играть активную роль в восходящей активирующей сети, участвующей в ростральной передаче волн PGO во время быстрого сна у людей.
Волны PGO являются неотъемлемой частью сна с быстрым движением глаз (REM). Как было сказано ранее, плотность волн PGO совпадает с количеством движений глаз, измеренным во время быстрого сна. Это привело некоторых исследователей к дальнейшим рассуждениям о полезности волн PGO для сновидений.
Одно из ключевых применений быстрого сна - мозг обрабатывать и хранить информацию за предыдущий день. В некотором смысле мозг учится, устанавливая новые нейронные связи для того, что было изучено. Нейрофизиологические исследования показали связь между повышенной плотностью зубцов P во время фазы быстрого сна после тренировки и успеваемостью. По сути, обилие волн PGO приводит к более длительным периодам быстрого сна, что, таким образом, позволяет мозгу иметь более длительные периоды формирования нейронных связей.
Важность волн PGO во время быстрого сна также помогает понять, что волны PGO служат сигналом о сновидении. Поскольку сновидения происходят во время быстрого сна, волны PGO считаются сигналами, которые заставляют мозг вспоминать переживания предыдущего дня. Это, в свою очередь, позволяет нам «видеть» наши сны, поскольку наше зрительное восприятие быстро просматривает информацию, которую оно хранит.
Для получения дополнительной информации о важности волн PGO во время быстрого сна, пожалуйста, обратитесь к теории синтеза активации. Другая область потенциального исследовательского интереса связана с волнами PGO во время осознанных сновидений, активного воображения и галлюцинаций.
Передне-нижний вид продолговатого мозга и моста.
Задний и средний мозг; заднебоковой вид. (Боковое коленчатое тело видно в верхней части.)
Доли головного мозга человека (красным цветом показана затылочная доля).
