stringtranslate.com

Дельта-волна

Дельта-волна, зарегистрированная в односекундном образце ЭЭГ (электроэнцефалографа). Эта конкретная волна имеет частоту около 1 Гц.

Дельта-волны — это высокоамплитудные нейронные колебания с частотой от 0,5 до 4 герц . Дельта-волны, как и другие мозговые волны, можно зарегистрировать с помощью электроэнцефалографии [1] (ЭЭГ), и они обычно связаны с глубокой стадией 3 медленноволнового сна, также известной как медленноволновой сон (МВС), и помогают охарактеризовать глубину сна. Подавление дельта-волн приводит к невозможности омоложения организма, оживления мозга и плохому сну. [2]

Это снимок экрана пациента во время медленного сна (стадия 3). Высокоамплитудная ЭЭГ выделена красным. Этот снимок экрана представляет 30-секундную эпоху (30 секунд данных).

Предыстория и история

«Дельта-волны» были впервые описаны в 1930-х годах В. Греем Уолтером , который усовершенствовал электроэнцефалограф Ганса Бергера ( ЭЭГ) для обнаружения альфа- и дельта-волн. Дельта-волны можно количественно оценить с помощью количественной электроэнцефалографии .

Классификация и особенности

Дельта-волны, как и все мозговые волны, можно обнаружить с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Первоначально дельта-волны определялись как имеющие частоту от 1 до 4 Гц , хотя более поздние классификации устанавливают границы между 0,5 и 2 Гц. Они являются самыми медленными и высокоамплитудными классически описанными мозговыми волнами, хотя недавние исследования описали более медленные (<0,1 Гц) колебания [3] Дельта-волны начинают появляться на стадии 3 сна, но к стадии 4 почти вся спектральная активность доминирует дельта-волнами. Стадия 3 сна определяется как имеющая менее 50% активности дельта-волн, в то время как стадия 4 сна имеет более 50% активности дельта-волн. Эти стадии недавно были объединены и теперь вместе называются стадией медленноволнового сна N3. [4] Во время N3 SWS дельта-волны составляют 20% или более записи ЭЭГ на этой стадии. [5] Дельта-волны встречаются у всех млекопитающих и, потенциально, у всех животных.

Дельта-волны часто связаны с другим феноменом ЭЭГ — К-комплексом . Было показано, что К-комплексы непосредственно предшествуют дельта-волнам в фазе медленного сна. [6]

Дельта-волны также классифицируются в зависимости от места активности на лобную (FIRDA), височную (TIRDA) и затылочную (OIRDA) прерывистую дельта-активность. [7]

Нейрофизиология

Половые различия

Было показано, что у самок активность дельта-волн выше, и это справедливо для большинства видов млекопитающих. [ требуется ссылка ] Это несоответствие не становится очевидным до раннего взросления (в 30-40 лет у людей), при этом у самцов наблюдается большее возрастное снижение активности дельта-волн, чем у самок. [8]

Локализация и биохимия мозга

Дельта-волны могут возникать либо в таламусе, либо в коре головного мозга. Считается, что при ассоциации с таламусом они возникают в координации с ретикулярной формацией . [9] [10] В коре головного мозга супрахиазматические ядра , как было показано, регулируют дельта-волны, поскольку поражения этой области, как было показано, вызывают нарушения активности дельта-волн. Кроме того, дельта-волны демонстрируют латерализацию с доминированием правого полушария во время сна. [11] Было показано, что дельта-волны частично опосредуются кальциевыми каналами Т-типа . [12] Во время сна дельта-волн нейроны глобально ингибируются гамма-аминомасляной кислотой (ГАМК). [13]

Дельта-активность стимулирует высвобождение нескольких гормонов, включая гормон роста, высвобождающий гормон GHRH, и пролактин (PRL). GHRH высвобождается из гипоталамуса , который, в свою очередь, стимулирует высвобождение гормона роста (GH) из гипофиза . Секреция (PRL), которая тесно связана с (GH), также регулируется гипофизом. Выделение тиреотропного гормона (TSH) снижается в ответ на сигнализацию дельта-волн. [14]

Разработка

Было показано, что младенцы проводят много времени в фазе медленного сна , и, таким образом, имеют большую активность дельта-волн. Фактически, дельта-волны являются преобладающими формами волн у младенцев. Анализ бодрствующей ЭЭГ новорожденного показывает , что активность дельта-волн преобладает в этом возрасте и все еще проявляется в бодрствующей ЭЭГ пятилетних детей. [15] Активность дельта-волн во время медленного сна снижается в подростковом возрасте, причем снижение примерно на 25% было зарегистрировано в возрасте от 11 до 14 лет. [16] Было показано, что дельта-волны снижаются на протяжении всей жизни, причем наибольшее снижение наблюдается в середине сороковых годов. Примерно к 75 годам четвертая стадия сна и дельта-волны могут полностью отсутствовать. [17] В дополнение к снижению частоты дельта-волн во время медленного сна у пожилых людей, частота временной активности дельта-волн обычно наблюдается у пожилых людей, и частота также увеличивается с возрастом. [18]

Сбои и беспорядки

Региональная активность дельта-волн, не связанная с NREM-сном, была впервые описана У. Греем Уолтером , который изучал опухоли полушарий головного мозга . Нарушения активности дельта-волн и медленного сна наблюдаются при широком спектре расстройств. В некоторых случаях может наблюдаться увеличение или уменьшение активности дельта-волн, в то время как в других случаях могут проявляться нарушения активности дельта-волн, такие как альфа-волны, присутствующие в спектре ЭЭГ. Нарушения дельта-волн могут быть результатом физиологического повреждения, изменений в метаболизме питательных веществ, химических изменений или также могут быть идиопатическими. Нарушения дельта-активности наблюдаются у взрослых во время состояний интоксикации или делирия , а также у тех, у кого диагностированы различные неврологические расстройства, такие как деменция или шизофрения . [19]

Временная низковольтная нерегулярная дельта-волна

Временная низковольтная нерегулярная дельта-волновая активность обычно обнаруживается у пациентов с ишемическими заболеваниями мозга, особенно в сочетании с небольшими ишемическими поражениями, и считается признаком ранней стадии цереброваскулярного повреждения. [20]

Парасомнии

Парасомнии , категория расстройств сна , часто связаны с нарушениями медленного сна. Хождение во сне и разговоры во сне чаще всего происходят в периоды высокой активности дельта-волн. Также было показано, что у лунатиков наблюдается более высокая гиперсинхронная дельта-активность (ГД) по сравнению с общим временем, проведенным в стадиях сна 2, 3 и 4, по сравнению со здоровыми людьми. ГД относится к наличию непрерывных, высоковольтных (> 150 мкВ) дельта-волн, наблюдаемых на ЭЭГ сна. [21] Парасомнии, которые возникают глубоко в фазе медленного сна, также включают ночные ужасы и спутанные пробуждения.

Недостаток сна

Было показано, что полное лишение сна увеличивает активность дельта-волн во время восстановления после сна [22] , а также увеличивает гиперсинхронную дельта-активность [21] .

болезнь Паркинсона

Нарушения сна, а также деменция , являются общими чертами болезни Паркинсона , и у пациентов с этим заболеванием наблюдается нарушенная активность мозговых волн. Препарат Ротиготин , разработанный для лечения болезни Паркинсона, как было показано, увеличивает мощность дельта-волн и медленноволновой сон.

Шизофрения

У людей с шизофренией наблюдаются нарушенные паттерны ЭЭГ, и существует тесная связь между сниженной активностью дельта-волн во время глубокого сна и негативными симптомами, связанными с шизофренией. Во время медленного сна (стадии 3 и 4) у людей с шизофренией наблюдается сниженная активность дельта-волн, хотя также показано, что дельта-волны увеличиваются во время бодрствования при более тяжелых формах шизофрении. [23] Недавнее исследование показало, что доминирование правой лобной и центральной дельта-волн, наблюдаемое у здоровых людей, отсутствует у пациентов с шизофренией. Кроме того, отрицательная корреляция между активностью дельта-волн и возрастом также не наблюдается у людей с шизофренией. [24]

Диабет и резистентность к инсулину

Нарушения медленного (дельта) сна, как было показано, увеличивают риск развития диабета II типа, возможно, из-за нарушений в гормоне роста, секретируемом гипофизом. Кроме того, гипогликемия, возникающая во время сна, также может нарушать активность дельта-волн. [25] Низковольтные нерегулярные дельта-волны также были обнаружены в левой височной доле больных диабетом, в 56% случаев (по сравнению с 14% у здоровых лиц). [26] [27]

Фибромиалгия

Пациенты с фибромиалгией часто сообщают о не освежающем сне. Исследование, проведенное в 1975 году Молдовским и соавторами, показало, что активность дельта-волн у этих пациентов на стадиях сна 3 и 4 часто прерывалась альфа-волнами . Позже они показали, что лишение организма активности дельта-волн сна также вызывало мышечно-скелетную боль и усталость . [28]

Алкоголизм

Было показано, что алкоголизм вызывает сон с меньшим количеством медленноволнового сна и меньшей мощностью дельта-сна, в то время как частота фазы 1 и быстрого сна увеличивается как у мужчин, так и у женщин. При длительном злоупотреблении алкоголем влияние алкоголя на архитектуру сна и снижение активности дельта-сна, как было показано, сохраняется даже после длительных периодов воздержания. [29]

Височная эпилепсия

Медленные волны, включая дельта-волны, связаны с припадочной активностью в мозге. У. Грей Уолтер был первым человеком, который использовал дельта-волны из ЭЭГ для обнаружения опухолей мозга и поражений, вызывающих височную эпилепсию . [30] Нейроуправление было предложено в качестве лечения височной эпилепсии и теоретически действует для уменьшения ненадлежащего вторжения дельта-волн, хотя клинических исследований в этой области было мало. [31]

Другие расстройства

К другим расстройствам, часто связанным с нарушением активности дельта-волн, относятся:

Сознание и сновидения

Первоначально считалось, что сновидения случаются только во время быстрого сна, хотя теперь известно, что сновидения могут происходить и во время медленного сна. [ необходима цитата ] Дельта-волны и активность дельта-волн у большинства людей характеризуются, по-видимому, бессознательным состоянием и потерей физического осознания, а также «итерацией информации».

Также предполагается, что активность дельта-волн способствует формированию декларативной и эксплицитной памяти. [13]

Фармакология

В то время как большинство препаратов, влияющих на сон, делают это путем стимуляции наступления сна или нарушения фазы быстрого сна, было показано, что ряд химических веществ и препаратов изменяют активность дельта-волн.

Эффекты диеты

Было показано , что диеты с очень низким содержанием углеводов, такие как кетогенная диета , увеличивают количество дельта-активности и медленного сна у здоровых людей. [41]

Смотрите также

Мозговые волны

Ссылки

  1. ^ Уокер, Питер (1999). Словарь науки и техники Чемберса . Эдинбург: Чемберс. С. 312. ISBN 0-550-14110-3.
  2. ^ Абханг, Приянка А.; Гавали, Бхарти В.; Мехротра, Суреш К. (2016). Введение в распознавание эмоций на основе ЭЭГ и речи . Academic Press. стр. 51–79. ISBN 9780128044902.
  3. ^ Хилтунен Т1, Кантола Дж, Абу Эльсеуд А, Лепола П, Суоминен К, Старк Т, Никкинен Дж, Ремес Дж, Тервонен О, Палва С, Кивиниеми В, Палва Дж.М. (2014). «Сверхмедленные колебания ЭЭГ коррелируют с динамикой сети в состоянии покоя при фМРТ». [Статья]. Журнал неврологии , 34(2): 356–362.
  4. ^ "Глоссарий. Ресурс из Отделения медицины сна Гарвардской медицинской школы, созданный в партнерстве с Образовательным фондом WGBH". Гарвардский университет. 2008. Получено 11.03.2009. "Категоризация 1968 года объединенных стадий сна 3–4 была переклассифицирована в 2007 году как стадия N3."
  5. ^ Ибер С., Анколи-Израэль С., Чессон А. и Куан С.Ф. для Американской академии медицины сна. Руководство AASM по оценке сна и связанных с ним событий: правила, терминология и технические характеристики , 1-е изд.: Вестчестер, Иллинойс: Американская академия медицины сна, 2007.
  6. ^ Де Дженнаро, Л., Феррара, М. и Бертини, М. (2000). «Спонтанный К-комплекс во время второй стадии сна: является ли он «предшественником» дельта-волн?» [Статья]. Neuroscience Letters , 291(1), 41–43.
  7. ^ Brigo F (2011). «Прерывистые ритмические паттерны дельта-активности». Эпилепсия и поведение (обзор). 20 (2): 254–6. doi :10.1016/j.yebeh.2010.11.009. PMID  21276757. S2CID  11689350.
  8. ^ Элерс, CL и DJ Купфер. (1997). «Сон: по-разному ли стареют молодые мужчины и женщины?». J Sleep Res . 6 (3): 211–15. doi :10.1046/j.1365-2869.1997.00041.x. PMID  9358400. S2CID  33542993.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ Гросс, Ричард Э. (1992). Психология: наука о разуме и поведении . Лондон: Hodder & Stoughton. С. 112–113. ISBN 0-340-56136-X.
  10. ^ Maquet, P., Degueldre, C., Delfiore, G., Aerts, J., Peters, JM, Luxen, A., et al. (1997). Функциональная нейроанатомия медленного сна человека. Журнал нейронауки, 17(8), 2807-2812.
  11. ^ Мистльбергер, Р. Э., Бергманн, Б. М. и Рехтшаффен, А. (1987). ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬЮ ЭПИЗОДА БОДРСТВОВАНИЯ, ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬЮ СЛЕДУЮЩЕГО ЭПИЗОДА СНА И ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКИМИ ДЕЛЬТА-ВОЛНАМИ У КРЫС С ПОВРЕЖДЕНИЯМИ СУПРАХИАЗМАТИЧЕСКИХ ЯДЕР. [Статья]. Сон, 10(1), 12-24.
  12. ^ Ли, Дж., Ким, Д., Шин, Х. Отсутствие дельта-волн и нарушения сна во время сна с небыстрым движением глаз у мышей с отсутствием a1g-субъединицы кальциевых каналов Т-типа. PNAS;101(52): 18195-18199.
  13. ^ ab Hobson, J., & Pace-Schott, E. (2002). Когнитивная нейронаука сна: нейронные системы, сознание и обучение. Nature Reviews Neuroscience, 3(9), 679-693.
  14. ^ Бранденбергер, Г. (2003). Ультрарадианский ритм сна: разнообразные связи с гормонами гипофиза и надпочечников. Revue Neurologique, 159(11), S5-S10.
  15. ^ Тейлор, Эрик; Раттер, Майкл (2002). Детская и подростковая психиатрия . Оксфорд: Blackwell Science. стр. 162. ISBN 0-632-05361-5.
  16. ^ "Изменения мозговых волн в подростковом возрасте Реорганизация сигналов мозга". ScienceDaily. 8 декабря 2006 г. Получено 24 марта 2008 г.
  17. ^ Colrain, IM, Crowley, KE, Nicholas, CL, Afifi, L., Baker, FC, Padilla, M., et al. (2010). Вызванные сном дельта-частотные ответы показывают линейное снижение амплитуды в течение всей взрослой жизни. [Статья]. Neurobiology of Aging, 31(5), 874-883.
  18. ^ Инуи, Кодзи, Эйши Мотомура, Хироюки Кайге и Сен Номура. «Временные медленные волны и цереброваскулярные заболевания — Инуи — 2008 — Психиатрия и клиническая нейронаука». Психиатрия и клиническая нейронаука 55.5 (2001): 525–31. Библиотека Wiley Online. Веб-сайт. 29 ноября 2010 г.
  19. ^ Хейлз, Роберт Э.; Юдофски, Стюарт К. (2007). Учебник по нейропсихиатрии и поведенческим нейронаукам издательства American Psychiatric Publishing, пятое издание (Учебник по нейропсихиатрии издательства American Psychiatric Press) . ISBN издательства American Psychiatric Publishing, Inc. 978-1-58562-239-9.
  20. ^ Инуи, Кодзи, Ходзуми Кавамото, Масахико Кавакита, Казухиса Вако, Хиромичи Накашима, Масанори Камихара и Дзюнъити Номура. «Временная дельта-волна и ишемические поражения на МРТ». Психиатрия и клинические нейронауки 48.4 (1994): 891–98. Распечатать.
  21. ^ ab Пилон М.; Задра А.; Джонкас С. и др. Гиперсинхронные дельта-волны и сомнамбулизм: топография мозга и эффект лишения сна. SLEEP 2006;29(1): 77–84.
  22. ^ Файнберг, И., Т. Бейкер, Р. Ледер и Дж. Д. Марч. «Реакция дельта-(0-3 Гц) ЭЭГ и плотности движения глаз на ночь со 100 минутами сна». Сон 11.5 (1988): 473–87. Печать.
  23. ^ Алфимова, М. В., Уварова, Л. Г. (2007). Изменения спектральной мощности ЭЭГ при восприятии нейтральных и эмоционально значимых слов у больных шизофренией, их родственников и здоровых лиц из общей популяции. [Статья]. Журнал высшей нервной деятельности имени И. П. Павлова, 57(4), 426-436.
  24. ^ Секимото, М. и др., Кортикальные региональные различия дельта-волн во время ночного сна при шизофрении, Schizophr. Res. (2010), doi :10.1016/j.schres.2010.11.003
  25. ^ Абделькарим, Т. Х., Вестин, Т., Ромакер, А. и Гириш, М. (2002). Наличие дельта-волн в фазе быстрого сна во время полисомнографии как признак острой гипогликемической энцефалопатии. [Аннотация встречи]. Сон, 25, 531.
  26. ^ Появление паркинсонического синдрома после введения пептида, вызывающего дельта-сон, в черную субстанцию ​​крысы. Biull Eksp Biol Med. 109.2 (1990): 119–21. Печать.
  27. ^ Инуи, К., Х. Саннан, Х. Ота, Й. Удзи, С. Номура, Х. Кайге, И. Китаяма и Дж. Номура. «Результаты ЭЭГ у пациентов с диабетом с ретинопатией и без нее». Acta Neurologica Scandinavica 97.2 (1998): 107–09. Печать.
  28. ^ Незу, Артур М. ., Кристин Магут. Незу, Памела А. . Геллер и Ирвинг Б. . Вайнер. Справочник по психологии. Нью-Йорк: Wiley, 2003. Печать.
  29. ^ Колрейн, IM, С. Терлингтон и FC Бейкер. «Влияние алкоголизма на архитектуру сна и спектры мощности ЭЭГ у мужчин и женщин». Sleep. 32.10 (2009): 1341–352. Печать.
  30. ^ Уолтер WG. Локализация опухолей головного мозга с помощью электроэнцефалографии. Lancet 1936;2: 305–8.
  31. ^ "Биологическая обратная связь при эпилептических припадках; ЭЭГ-нейроуправление при эпилепсии". Epilepsyhealth.com. Архивировано из оригинала 29 июня 2011 г. Получено 14 февраля 2011 г.
  32. ^ Подтипы детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности, определяемые по ЭЭГ. Адам Р. Кларк, Роберт Дж. Барри, Рори Маккарти, Марк Селиковиц. Клиническая нейрофизиология: официальный журнал Международной федерации клинической нейрофизиологии. 1 ноября 2001 г. (том 112, выпуск 11, страницы 2098-2105)
  33. ^ Лопес, М.С., Гийемино, К., Роза, А., Пассарелли, К., Ройзенблатт, С., Туфик, С. Нестабильность дельта-сна у детей с хроническим артритом. Бразильский журнал медицинских и биологических исследований. 2008;41(10): 938–43.
  34. ^ Багай, Каника; Пельтье, Аманда С.; Малоу, Бет А.; Дидрих, Андре; Шибао, Синдия А.; Блэк, Бонни К.; Паранджапе, Сачин Ю.; Ороско, Карлос; Бьяджони, Итало; Робертсон, Дэвид; Радж, Сатиш Р. (15 мая 2016 г.). «Объективная оценка сна у пациентов с синдромом постуральной тахикардии с использованием ночных полисомнограмм». Журнал клинической медицины сна . 12 (5): 727–733. doi :10.5664/jcsm.5806. ISSN  1550-9389. PMC 4865560. PMID 26951415  . 
  35. ^ Хаким, Алан; Де Ванделе, Инге; О'Каллаган, Крис; Починки, Алан; Роу, Питер (10 февраля 2017 г.). «Хроническая усталость при синдроме Элерса-Данлоса — гипермобильный тип». Американский журнал медицинской генетики, часть C: Семинары по медицинской генетике . 175 (1): 175–180. doi : 10.1002/ajmg.c.31542 . ISSN  1552-4868. PMID  28186393.
  36. ↑ Лэндс, Уильям. «Алкоголь, медленный сон и соматотропная ось». Алкоголь 18.2 (1999): 109–22.
  37. ^ Давенн, Д.М. «Улучшение спокойного сна у новорожденных кроликов с помощью мурамилдипептида». Am J Physiol. 253.4 (1987): 646–54. Печать.
  38. ^ Фолдвари-Шефер, Н., И. Де Леон Санчес, М. Карафа, Д. Диннер и Х. Х. Моррис. «Габапентин увеличивает медленноволновой сон у нормальных взрослых». Эпилепсия 43.12 (2002): 1493–497. Печать.
  39. ^ Аб Д'Хаенен, ХАХ, Йохан А. Ден Бур и Пол Уиллнер. Биологическая психиатрия. Чичестер: Wiley, 2002. Печать.
  40. ^ Кара Дж. Павоне, Олувасеун Акеджу, Аарон Л. Сэмпсон, Келли Линг, Патрик Л. Пёрдон, Эмери Н. Браун. Медленные и дельта-колебания, вызванные закисью азота. Журнал клинической нейрофизиологии, январь 2016 г.
  41. ^ Афаги, А., О'Коннор, Х. и Чоу, К. (2008). Острые эффекты диеты с очень низким содержанием углеводов на показатели сна. Nutritional Neuroscience, 11(4), 146-154.