Большинство организмов, включая людей, ежедневно демоснтрируют ритмы своей биологической активности, физиологических функций и гомеостатических механизмов, таких как регенерация клеток, производство гормонов, сердечный выброс, кровяное давление, распределение кровотока и температура тела. Физиологическая система, ответственная за эти ритмы, известна как циркадная система.
Циркадные изменения все чаще становятся объектом исследований, касающимся также нейроповеденческого функционирования здоровых субъектов. Влияние таких факторов, как цикл сон-бодрствование и биологическое время суток на активность , было широко изучено. Более того, есть убедительные доказательства циркадной зависимости также когнитивных функций, например, таких как внимание, память и обучение .
В ряде исследований было показано, что циркадные часы играют роль в регулировании структурной синаптической пластичности, открывая новые возможности для актуальную циркадно-зависимой регуляции пластичности нейронных сетей. Было высказано предположение, что изменения электрических свойств клеточной мембраны (внутренней пластичности) и высвобождения нейромодулирующих молекул из-за влияния внутренних часов могут перенастроить динамику нейронной цепи, ведущую отдельные нейроны, к переключению между различными функциональными сетями нейронов в течение дня. Ежедневная ритмика активности нейронов была исследована Blautzik et al., который проанализировал ежедневное движение , так называемых, "шаблонов связности". Авторы обнаружили разную степень суточной модуляции по каналам связи, начиная от сетей, характеризующихся стабильной активностью в течение дня, и сетей с очень ритмичными изменениями связи. Основываясь на полученных результатах, можно заключить, что вышеупомянутые колебательные процессы в силе связи и пространственной протяженности в конечном итоге определяют высокие индивидуальные колебания эффективной связи в течение дня.
Циркадные ритмы также оказывают влияние на возбудимость коры головного мозга, о чем свидетельствует Lang et al. . В этом исследовании возбудимость первичной двигательной коры (M1) здоровых субъектов оценивалась с помощью транскраниальной магнитной стимуляцией (ТМС) в разное время суток. Авторами былт представлены данные о том, как внутри ( меж) кортикальная , так и кортико - спинномозговая возбудимость M1 в течение дня демонстрировали постепенное снижение.
В последние годы выяснилось, что эффективность и воспроизводимость нескольких методов, способных индуцировать нейропластические изменения у людей, такие как парная ассоциативная стимуляция (PAS), подвержены влиянию ряда факторов , например, времени вмешательства и подвергаются циркадной модуляции. Как продемонстрировано Sale et al. которые дважды тестировали 25 субъектов, в 8:00 и 20:00, в отдельные дни эффективность PAS повышалась вечером, когда эндогенный кортизол был низким; наоборот, эффекты PAS вечером блокируются приемом одной пероральной дозой гидрокортизона.
При исследовании людей в возрасте 50-70 лет оказалось, что высокий уровень кортизола в слюне, по-видимому, был связан с плохими характеристиками функционирования когнитивной сферы в широком диапазоне когнитивных, включая речь, устное обучение, скорость обработки, память и координацию движения глазных яблок.
В целом, циркадная модуляция нескольких нейронных сетей и структур как на микроскопическом, так и на функциональном уровнях может глубоко влиять на когнитивное поведение, реакцию активации и производительность в течение дня. Несмотря на явно потенциальное воздействие, время суток редко рассматривается при исследовании реакций мозга и когнитивных функций. На самом деле, чтобы минимизировать возможные ошибки, связанные с циркадианными эффектами, некоторые нейрофизиологические исследования проводятся с оценками и / или вмешательствами, выполняемыми в одно и то же время суток. Тем не менее, в этих проектах не рассматривается другой важный фактор, который может сильно влиять на достоверность собранных данных, в частности, речьт идет о межиндивидуальной изменчивости биологических часов. Хронотип влияет на организацию физиологических функций, поведения и когнитивных функций в течение дня. Учитывая различия в циркадной ритмичности между хронотипами, конкретные индивидуальные изменения прирешении задачи, вероятно, будут возникать как функция от времени суток. Другими словами, это означает, что запланированная задача может не обязательно синхронизироваться с наиболее оптимальным моментом дня для каждого человека.
Регулирование эндогенной динамики, характеризующее хронотип, определяется многими факторами. Глубокое понимание этих механизмов имеет решающее значение для получения всеобъемлющего представления об их функциональных последствиях и, кроме того, может быть полезно при решении экспериментальных задач, обусловленных суточной ритмичностью. Среди них кортизол является основным нейромодулятором, который опосредует циркадные процессы. Нормальная суточная картина секреции кортизола была довольно хорошо охарактеризована: ее концентрация в плазме быстро возрастает после пробуждения по утрам (реакция пробуждения кортизола) и начинает снижаться примерно через 60 мин после пробуждения с постепенным уменьшением во второй половине дня и вечером . Суточные изменения кортизола, которые коррелируют с ежедневными изменениями BDNF и объемом церебрального кровотока, подтверждают существование циркадной тенденции когнитивной деятельности. Что касается ежедневных колебаний гемодинамических параметров, Hodkinson et al. недавно заметили, что изменения в региональном церебральном кровотоке в коре ( фронтальная область) тесно коррелировали с функциональной связностью и рекомендовали уделять особое внимание возможно сильному циркадианному отклонению , особенно по утрам. Другим фактором, который следует учитывать, является изменение в региональном метаболизме глюкозы в мозге в течение дня. Высокий уровень глюкозы в крови может привести к более сильной активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечной оси, таким образом опосредуя реакцию кортизола и впоследствии влияя на когнитивные характеристики, такие как улучшенная способность сохранять новую информацию и воспроизводить старые воспоминания и активацию. Для его возможного воздействия в контексте нейропсихологической оценки следует учитывать, что Micha et al. обнаружили значительный спад влияния глюкозы на когнитивную функцию примерно через 2,5 часа после приема пищи.
Еще одно состояние относится к пожилым людям, поскольку дисрегуляция циркадных часов представляет собой естественный процесс старения . Изменения в эндогенной циркадной системе становятся более выраженными при исследовании лиц, страдающими неврологическими и / или психическими расстройствами . В этой связи в литературных данных показано, что серьезное нарушение ритмичности сна и суточной эндогенной динамики характерно для болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, болезни Хантингтона, большой депрессии, биполярных расстройств, инсульта и последствий черепно-мозговой травмы.
При когнитивной реабилитацией важно учитывать выраженные патологические суточные колебания физиологических и когнитивных функций. Другими словами, эти проблемы могут иметь потенциальные последствия для исследований и клинической практики с точки зрения противоречивости результатов, обусловленных различиями в хронотипах пациента и несоответствующими сроками оценки состояния больных или используемых методов лечения.
Мониторинг кортизола слюны, вероятно, представляет собой наиболее точный и надежный маркер для внутреннего кардиостимулятора, который может обеспечить удобную характеристику индивидуального хронотипа. Отбор проб кортизола слюны становится все более распространенным в течение последних нескольких лет, поскольку сбор слюны представляет собой легкий способ, который, кроме того, может повторяться с частыми интервалами. Ментальная хронометрия предлагает множество парадигм, которые широко применяются для исследования когнитивного функционирования. В частности, время реакции может представлять собой надежный показатель для определения циркадного профиля каждого пациента при измерении суточных колебаний когнитивных способностей. Альтернативно, измерения температуры тела также может использоваться для отслеживания эндогенного ритма , особенно в клинических условиях.
Подход, основанный на самонаблюдениях пациентов, касающейся личной хронобиологии, рекомендуется в контексте современной передовой когнитивной реабилитации, в частности, когда применяются методы нейромодуляции для достижения оптимальной пластичности нейронов.
Данные из нейрофизиологической и нейропсихологической литературы показывают, что когнитивные способности варьируют в зависимости от циркадных процессов, что может привести к расхождению при достижении оптимальных когнитивных характеристик и временем диагностических оценок или реабилитационных вмешательств, запланированных в течени дня. Таким образом, когнитивные характеристики могут выглядеть улучшенными или ослабленными в зависимости от того, когда они будут измерены.
Добавить комментарий