ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ГОЛОВНЫМ МОЗГОМ ВО ВРЕМЯ СНА: ЭВОЛЮЦИОННЫЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОДЫ
Home

Ключевые слова

сон
бодрствование
медленный сон
быстрый сон
обработка информации мозгом
экология
эволюция

Аннотация

На основе анализа обширного клинического, психофизиологического и экспериментального материала автор приходит к выводу о неприменимости широко распространенного представления о том, что в процессе сна происходит обработка информации, полученной в предшествующем бодрствовании, необходимая для формирования долговременной памяти и других когнитивных ресурсов головного мозга. Эта гипотеза плохо согласуется с целым рядом данных в отношении медленного (медленноволнового) и быстрого (парадоксального, REM) сна. Состояние коры большого мозга в фазе медленного сна более адекватно описывается классическим термином "разлитое корковое торможение". Что касается быстрого сна, то и здесь весьма интенсивная работа головного мозга никакой адаптивной роли (по крайней мере, для взрослого организма) не играет – информация обрабатывается, образно говоря, "вхолостую". Весь накопленный в последние десятилетия громадный экспериментальный и клинический материал говорит в пользу "экологической" гипотезы, рассматривающей сон как периоды "адаптивной неактивности" организма, повышающие его выживаемость в условиях враждебной среды. Функция сна, возможно, состоит в радикальной перестройке всех рефлексов бодрствования для нормального протекания таких периодов.

https://doi.org/10.31857/S0044452923020031
Home

Литература

Brette R (2022) Brains as computers: metaphor, analogy, theory or fact? Front Ecol Evol 10:878729. http://doi.org/10.3389/fevo.2022.878729

Ковальзон ВМ (2011) Основы сомнологии. Физиология и нейрохимия цикла бодрствование-сон. М. Бином. Лаборатория знаний. [Kovalzon VM (2011) Basics of somnology. Physiology and neurochemistry of the sleep-wakefulness cycle. Moscow. BINOM. Laboratory of knowledge. (In Russ).]

Puchkova AN (2020) Studies of learning during sleep: problems, progress, and perspectives. Neurosci Behav Physiol 50(3):257–263. http://doi.org/10.1007/s11055-020-00895-1

Steriade M, McCarley RW (2005) Brain Control of Wakefulness and Sleep, 2nd ed. N.Y. Springer/Kluwer/Plenum.

Timofeev I, Chauvette S (2019) Neuronal activity during the sleep-wake cycle. Handbook Sleep Res 30:3–17. http://doi.org/10.1016/b978-0-12-813743-7.00001-3

Kovalzon VM, Lyamin OI (2022) In memory of Lev Mukhametov. J Sleep Res 31:e13470. https://doi.org/10.1111/jsr.13470

Мухаметов ЛМ (1977) Активность клеток головного мозга во время сна. Природа №8:37–41. [Mukhametov LM (1977) Activity of cerebral cells during sleep. Priroda Issue 8:37–41]. (In Russ).

Singer W (1977) Control of thalamic transmission by corticofugal and ascending reticular pathways in the visual system. Physiol Rev 57(3):386–420.

Eiland MM, Lyamin OI, Siegel JM (2001) State-related discharge of neurons in the brainstem of freely moving box turtles, Terrapene carolina major. Archives Italiennes de Biologie 139(1-2):23–36.

Lazarus M, Oishi Y, Bjorness TE and Greene RW (2019) Gating and the need for sleep: dissociable effects of adenosine A1 and A2a receptors. Front Neurosci 13:740. http://doi.org/10.3389/fnins.2019.00740

Panchin Y, Kovalzon VM (2021) Total wake: natural, pathological, and experimental limits to sleep reduction. Front Neurosci 15:643496. http://doi.org/10.3389/fnins.2021.643496

Жуве M (2021) Наука о сне. Кто познает тайну сна – познает тайну мозга! М.АСТ. [Russian translation of the book: Jouvet M. (2016) Le sommeil, la conscience et l’éveil. Paris:Odile Jacob].

Touzet C (2016) Morvan’s syndrome and the sustained absence of all sleep rhythms for months or years: An hypothesis. Med Hypoth 94:51–54. http://dx.doi.org/10.1016/j.mehy.2016.06.011

Irani SR, Pettingill P, Kleopa KA, Schiza N, Waters P, Mazia C, Zuliani L, Watanabe O, Lang B, Buckley C, Vincent A (2012) Morvan syndrome: clinical and serological observations in 29 cases. Ann Neuro 72(2):241–255. http://doi.org/10.1002/ana.23577

Jones HS, Oswald I (1968) Two cases of healthy insomnia. Electroenсeph clin Neurophysiol 24:378–380.

Meddis R, Pearson AJD, Langford G (1973) An extreme case of healthy insomnia. Electroenceph сlin Neurophysiol 35:213–214.

He Y, Jones CR, Fujiki N, Xu Y, Guo B, Holder JLJr, Rossner MJ, Nishino S, Fuet Y-H (2009) The transcriptional repressor DEC2 regulates sleep length in mammals. Science 325:866–870. http://doi.org/10.1126/science.1174443

Shi G, Yin C, Fan Z, Xing L, Mostovoy Y, Kwok P-Y, Ashbrook LH, Krystal AD, Ptáček LJ, Fu Y-H (2021) Mutations in metabotropic glutamate receptor 1 contribute to natural short sleep trait. Curr Biol 31:13–24. https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.071

Xing L, Shi G, Mostovoy Y, Gentry NW, Fan Z, McMahon TB, Kwok P-Y, Jones CR, Ptáček LJ, Fu Y-H (2019) Mutant neuropeptide S receptor reduces sleep duration with preserved memory consolidation. Sci Transl Med 11:eaax2014. http://doi.org/10.1126/scitranslmed.aax2014

Gravett N, Bhagwandin A, Sutcliffe R, Landen K, Chase MJ, Lyamin OI, Siegel JM, Manger PR (2017) Inactivity/sleep in two wild free-roaming African elephant matriarchs – Does large body size make elephants the shortest mammalian sleepers? PLoS ONE 12(3): e0171903. http://doi.org/10.1371/journal. pone.0171903

Harding CD, Yovel Y, Peirson SN, Hackett TD, Vyazovskiy VV (2022) Re-examining extreme sleep duration in bats: implications for sleep phylogeny, ecology, and function. Sleep 45(8):zsac064. https://doi.org/10.1093/sleep/zsac064

Siegel JM (2022) Sleep function: an evolutionary perspective. Lancet Neurol 21:937–946.

Rattenborg NC, Voirin B, Cruz SM, Tisdale R, Dell’Omo G, Lipp H-P, Wikelski M, Vyssotski AL (2016) Evidence that birds sleep in mid-flight. Nat Communicat 7:12468. https://doi.org/10.1038/ncomms12468

Lesku J A, Rattenborg NC (2014) Avian sleep. Current Biology 24(1):R12-R14.

Siclari F, Baird B, Perogamvros L, Bernardi G, LaRocque JJ, Riedner B, Boly M, Postle BR, Tononi G (2017) The neural correlates of dreaming. Nat Neurosci 20(6):872–878. https://doi.org/10.1038/nn.4545

Rodionova EI, Kastner S, Krueger JM, Saalmann Y.B., Lüthi A, Nobili L, Kovalzon VM, Vyazovskiy VV (2022) In memoriam: Professor Ivan Pigarev (1941–2021). J Sleep Res 31:e13492. https://doi.org/10.1111/jsr.13492

Пигарев ИН (2013) Висцеральная теория сна. Журнал высшей нервной деятельности 63(1):86–104. [Pigarev IN (2013) Visceral theory of sleep. J High Nerv Activ 63(1)86:104.(In Russ)]. . https://doi.org/10.7868/S0044467713010115

Hobson JA (2005) Sleep is of the brain, by the brain and for the brain. Nature 437(7063):1254–1256. https://doi.org/10.1038/nature04283

Dewan EM (1970) The programing (P) hypothesis for REM sleep. Internat Psychiatry Clin 7(2):295–307.

Mahoney CE, Cogswell A, Koralnik IJ, Scammell TE (2019) The neurobiological basis of narcolepsy. Nat Rev Neurosci 20(2):83–93. https://doi.org/10.1038/s41583-018-0097-x

Peever J, Luppi PH, Montplaisir J (2014) Breakdown in REM sleep circuitry underlies REM sleep behavior disorder. Trends Neurosci 37(5):279–288. http://dx.doi.org/10.1016/j.tins.2014.02.009

Antelmi E, Rocchi L, Latorre A, Belvisi D, Magrinelli F, Bhatia KP, Tinazzi M (2022) Restless legs syndrome: known knowns and known unknowns. Brain Sci 12:118. https://doi.org/10.3390/brainsci12010118

Bassetti CL, Bischof M, Valko P (2006) Dreaming: a neurological view. In: Mancia M. Psychoanalysis and Neuroscience, p. 351–387. Milan. Springer.

Roffwarg HP, Muzio JN, Dement WC (1966) Ontogenetic development of the human sleep-dream cycle. Sci New Series 152(3722):604–619.

Crick F, Mitchison G (1983) The function of dream sleep. Nature 304(5922):111–114.

Lavie P, Pratt H, Scharf B, Peled R, Brown J (1984) Localized pontine lesion: nearly total absence of REM sleep. Neurology 34:118–120.

Magidov E, Hayat H, Sharon O, Andelman F, Katzav S, Lavie P, Tauman R, Nir Y (2018) Near-total absence of REM sleep co-occurring with normal cognition: an update of the 1984 paper. Sleep Med 52:134–137. https://doi.org/10.1016/j.sleep.2018.09.003

Vertes RP, Siegel JM (2005) Time for the sleep community to take a critical look at the purported role of sleep in memory processing. Sleep 28(10):1228–1229.

Vertes RP (2004) Memory consolidation in sleep: Dream or reality. Neuron 44:135–148.

Siegel JM (2001) The REM sleep–memory consolidation hypothesis. Science 294:1058-1063.

Niwa Y, Kanda GN, Yamada RG, Shi S, Sunagawa GA, Ukai-Tadenuma M, Fujishima H, Matsumoto N, Masumoto K-h, Nagano M, Kasukawa T, Galloway J, Perrin D, Shigeyoshi Y, Ukai H, Kiyonari H, Sumiyama K, Ueda HR (2018) Muscarinic acetylcholine receptors Chrm1 and Chrm3 are essential for REM sleep. Cell Rep 24:2231–2247. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.07.082

Yamada RG, Ueda H (2020) Molecular mechanisms of REM sleep. Front Neurosci 13:1402. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.01402

Capellini I, Barton RA, McNamara P, Preston BT, Nunn CL (2008) Phylogenetic analysis of the ecology and evolution of mammalian sleep. Evolution 62(7):1764–1776. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.2008.00392.x

Lyamin OI, Kibalnikov AS, Siegel JM (2021) Sleep in ostrich chicks (Struthio camelus). Sleep 44(5):zsaa259. https://doi.org/10.1093/sleep/zsaa259

Лямин ОИ (2018) Эволюция сна от простых форм до млекопитающих. Эффективная фармакотерапия. Неврология и психиатрия. Спецвыпуск «Сон и его расстройства — 6» 35:8–16. [Lyamin OI (2018) Evolution of Sleep from Simple Organisms to Mammals. Effectivnaya farmakoterapiya. Nevrologiya i psihiatriya. Spetsvypusk: "Son I ego rasstroistva-6 35:8-16. (In Russ)]. https://umedp.ru/upload/iblock/3eb/Lyamin.pdf

Mukhametov LM (1988) The absence of paradoxical sleep in dolphins. In: Koella WP, Obal F, Schulz H, Visser P, eds. Sleep’86. P. 154–156. Stuttgart. Gustav Fischer Verlag.

Lyamin OI, Manger PR, Ridgway SH, Mukhametov LM, Siegel JM (2008) Cetacean sleep: An unusual form of mammalian sleep. Neuroscience and Biobehavioral Reviews 32:1451–1484. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2008.05.023

Lyamin OI, Lapierre JL, Mukhametov LM (2013) Sleep in aquatic species. In: Kushida C, ed. The Encyclopedia of Sleep, vol. 1, pp. 57-62. Waltham, MA: Academic Press. https://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-378610-4.00013-9

Мухаметов ЛМ (2017) Начало исследований однополушарного сна морских млекопитающих. Эффективная фармакотерапия. Неврология и психиатрия. Спецвыпуск «Сон и его расстройства — 5» 35:132–136. [Mukhametov LM. (2017) Research Start of Marine Mammals' Hemisphere Sleep. Effectivnaya farmakoterapiya. Nevrologiya i psihiatriya. Spetsvypusk: "Son I ego rasstroistva-5" 35:132-136]. (In Russ). https://umedp.ru/upload/iblock/565/Muhametov.pdf

Lyamin OI, Mukhametov LM, Siegel JM (2017) Sleep in the northern fur seal. Current Opin Neurobiol 44:144–151. https://dx.doi.org/10.1016/j.conb.2017.04.009

Liguori R, Vincent A, Clover L, Avoni P, Plazzi G, Cortelli P, Baruzzi A, Carey T, Gambetti P, Lugaresi E, Montagna P (2001) Morvan's syndrome: peripheral and central nervous system and cardiac involvement with antibodies to voltage-gated potassium channels. Brain 124(12):2417–2426.

Cirelli C (2009) The genetic and molecular regulation of sleep: from fruit flies to humans. Nat Rev Neurosci 10(8):549–560. https://doi.org/10.1038/nrn2683

Siegel JM (2009) Sleep viewed as a state of adaptive inactivity. Nat Rev Neurosci 10:747–753. https://doi.org/10.1038/nrn2697

Foster RG (2018) There is no mystery to sleep. PsyCh Journal 7:206–208. https://doi.org/10.1002/pchj.247

Rial RV, Nicolau MC, Gamundí A, Akaârir M, Aparicio S, Garau C, Tejada S, Roca C, Gené L, Moranta D, Esteban S (2007) The trivial function of sleep. Sleep Medicine Reviews 11(4):311–325. https://doi.org/10.1016/j.smrv.2007.03.001

Rial RV, Canellas F, Akaârir M, Rubiño JA, Barceló P, Martín A, Gamundí A, Nicolau MC (2022) The birth of the mammalian sleep. Biology 11:734. https://doi.org/10.3390/biology11050734

Frank MG (2021) Challenging sleep homeostasis. Neurobiol Sleep Circad Rhythm 10:100060. https://doi.org/10.1016/j.nbscr.2021.100060