Состояния мозга: физиология, нейрофизиология и характеристики

Состояния мозга, кроме сна, включают состояние бодрствования (спокойное и активное), различные функциональные состояния сознания и измененные состояния сознания. Каждое из этих состояний имеет свои нейрофизиологические характеристики, включая специфические ЭЭГ-ритмы, вегетативные показатели и поведенческие проявления, которые отражают активность различных мозговых структур.

Содержание

• Введение
• Основные состояния мозга
• Состояние бодрствования
• Функциональные состояния сознания
• Нейрофизиологические характеристики состояний мозга
• Физиологические показатели разных состояний
• Источники
• Заключение

Введение

Мозг человека постоянно находится в различных функциональных состояниях, которые характеризуются определенными нейрофизиологическими и физиологическими показателями. Нейрофизиология сна и бодрствования показывает, что помимо сна, существуют различные состояния мозга, которые можно классифицировать по уровню активности, характеру ЭЭГ-ритмов и поведенческим проявлениям. В организации функционального состояния организма ведущая роль принадлежит функциональному состоянию мозга, которое определяется соотношением активности различных мозговых структур и их взаимодействием.

Основные состояния мозга

В норме, помимо сна, мозг человека находится в различных состояниях бодрствования и сознания. Функциональное состояние мозга представляет собой тот фон, на котором осуществляется функционирование физиологических систем, контакты с внешней средой и различные виды физической и познавательной деятельности. В континиуме функциональных состояний человека от состояния активного бодрствования (деятельности) до глубокого сна выделяется особое функциональное состояние — спокойное бодрствование (покой), оптимальное для готовности к приему информации и организации деятельности.

Состояние бодрствования

Состояние бодрствования является основным режимом работы мозга в периоды активности. По своей интенсивности оно подразделяется на два основных типа: активное бодрствование и спокойное бодрствование.

Активное бодрствование

Активное состояние мозга характеризуется высокой умственной и физической деятельностью. В этом состоянии человек активно взаимодействует с внешней средой, решает задачи, общается и выполняет различные когнитивные функции. Вдоль продолговатого мозга и моста располагаются клетки ретикулярной формации, которые регулируют выбор нашего типа поведения (в том числе и эмоционального), движение и то, как мы ориентируемся в пространстве, работу эндокринной и сенсорной систем.

Спокойное бодрствование

Спокойное состояние мозга представляет собой промежуточное состояние между активной деятельностью и сном. В этом состоянии человек находится в состоянии покоя, сохраняя при этом сознание и способность реагировать на внешние стимулы. Спокойное бодрствование оптимально для готовности к приему информации и организации деятельности, когда не требуется интенсивная умственная или физическая нагрузка.

Функциональные состояния сознания

Состояния сознания представляют собой различные уровни активности и осознанности психических процессов. Основные состояния сознания, существующие в норме:

Ясное сознание

Ясное состояние сознания характеризуется полной осознанностью, концентрацией внимания и способностью к логическому мышлению. В этом состоянии человек способен адекватно воспринимать реальность, анализировать информацию и принимать решения.

Сумеречное состояние сознания

Сумеречное состояние сознания представляет собой пограничное состояние между сном и бодрствованием. Оно может наблюдаться при трансе, гипнозе или в некоторых медитативных практиках. В этом состоянии сохраняется базовая осознанность, но снижается критическое мышление.

Медитативные состояния

Медитация позволяет достичь внутренней гармонии и спокойствия, осознать свою природу, обрести независимость от внешних обстоятельств. С ее помощью можно прийти в состояние полной сосредоточенности, преодолеть умственные трудности, добиться более высокого уровня осознанности. Она укрепляет связи между нейронами и увеличивает объем и плотность серого вещества в гиппокампе и префронтальной коре.

Нейрофизиологические характеристики состояний мозга

Нейрофизиологические характеристики различных состояний мозга выражаются в колебаниях разной частоты, или же в ритмах, которые можно зарегистрировать с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ).

ЭЭГ-ритмы в состоянии бодрствования

В состоянии бодрствования регистрируются следующие основные ритмы:

1. Бета-ритм (13-30 Гц) - характерен для активного состояния мозга, концентрации внимания и решения задач
2. Альфа-ритм (8-13 Гц) - наблюдается в состоянии спокойного бодрствования, расслабления и закрытых глазах
3. Тета-ритм (4-8 Гц) - может присутствовать при расслаблении, медитации или легкой сонливости
4. Дельта-ритм (0.5-4 Гц) - преобладает во сне, но может наблюдаться в глубоких медитативных состояниях

Каждая из этих групп представляет собой особый тип корковой активности и соотносится с такими состояниями сознания, как тревога, спокойствие, сновидение или состояние сна.

Роль гипоталамуса и ретикулярной формации

Гипоталамус играет ключевую роль в регуляции сна и бодрствования. Гипоталамус как центр регуляции сна и бодрствования имеет особенности эффектов стимуляции переднего и заднего гипоталамуса и взаимодействует с ретикулярной формацией ствола мозга и корой больших полушарий.

Ретикулярная формация собирает информацию от органов чувств о смене дня и ночи и посылает её в гипоталамус – отдел головного мозга, ответственный за формирование 24-часовых циклов сна и бодрствования.

Физиологические показатели разных состояний

Каждое состояние мозга характеризуется определенными физиологическими показателями:

Вегетативные показатели

• Частота сердечных сокращений - в активном состоянии выше, в спокойном состоянии ниже
• Дыхание - становится более глубоким и редким в состоянии расслабления
• Артериальное давление - может изменяться в зависимости от уровня активности
• Мышечный тонус - снижается в состоянии покоя и расслабления

Метаболические показатели

• Потребление кислорода - увеличивается при активной умственной деятельности
• Уровень гормонов - в частности, кортизол имеет циркадные ритмы секреции
• Температура тела - имеет суточные колебания, связанные с состоянием сна и бодрствования

Поведенческие проявления

• Уровень внимания - различается в активном и спокойном состоянии
• Реакция на стимулы - в активном состоянии более быстрая и точная
• Когнитивные функции - память, мышление и решение задач работают по-разному в разных состояниях

Гипофиз регулирует и реакцию организма на стресс. Работа гипофиза тесно связана с работой и состоянием другой структуры мозга ― гипоталамуса.

Астроциты — крупные клетки звездчатой формы, стимулирующие рост мозговых клеток и синапсов, — тоже участвуют в работе мозга и, если мозг долгое время находится в состоянии бодрствования и активности, перераспределяются. Это иногда приводит к незначительному отеку мозга, исчезающему после крепкого ночного сна.

Источники

1. Физиология центральной нервной системы и регуляторных систем организма — Кафедра Высшей нервной деятельности МГУ имени М.В. Ломоносова

2. Как устроен мозг: основные отделы мозга и функции, которые они выполняют — DSLX Community

3. Мозг и его ритмы – базовые знания — nodus.ua

4. Особенности функционального состояния мозга подростков и возможность его произвольной регуляции — Психологическая газета

5. Физиология сна — Медицина сна

6. Как работает головной мозг — Pro-mozg

7. Что происходит с мозгом ночью, и почему полноценный сон — это еще важнее, чем вы думали — Sobaka.ru

8. Лечение бессоницы, нарушения сна — NewDay Clinic

9. Нейрофизиология сна: как мы отдыхаем, пока мозг работает — Knife.media

10. Медитация и мозг: как концентрация влияет на нейропластичность — Советы и рекомендации от Танакан®

11. Релаксация: физиологические основы — Лаборатория RealMindfulness

12. «Убегать или бороться»: как наш мозг реагирует на стресс и что поможет справиться со стрессом во время самоизоляции — ITMO University

Заключение

Состояния мозга, кроме сна, включают различные формы бодрствования и состояния сознания, каждый из которых имеет свои нейрофизиологические и физиологические характеристики. Состояние бодрствования может быть активным или спокойным, что отражается в ЭЭГ-паттернах, вегетативных показателях и поведенческих реакциях. Функциональные состояния сознания включают ясное сознание, сумеречные состояния и медитативные практики, которые характеризуются разными уровнями активности коры головного мозга. Нейрофизиологические характеристики этих состояний определяются активностью различных мозговых структур, включая гипоталамус, ретикулярную формацию и лимбическую систему, которые регулируют переход между состояниями и поддерживают оптимальный уровень активности мозга в разных условиях.