Ponto-genikulo-okcipitální vlny nebo PGO vlny jsou potenciály fázového pole. Tyto vlny mohou být zaznamenány z ponů, laterálního genikulového jádra (LGN) a okcipitálních oblastí mozkové kůry, kde tyto tvary vln vznikají. Vlny začínají jako elektrické pulzy z ponů, pak se přesunou k laterálnímu genikulovému jádru sídlícímu v thalamu a nakonec skončí v primární zrakové kůře okcipitálního laloku. Výskyt těchto vln je nejvýraznější v období těsně před rychlým spánkem pohybů očí (nebo spánkem REM) a předpokládá se, že se složitě zabývají pohyby očí jak v bdělém, tak ve spánkovém cyklu u mnoha různých zvířat.
Objev vln PGO sahá až do roku 1959, kdy tři francouzští vědci zveřejnili svůj vědecký článek o své studii těchto vln u pokusných subjektů na zvířatech. I když v této době neměli pro tento neurologický jev konkrétní název.
Až v publikované práci dvou amerických vědců se tyto vlny staly známými jako PGO vlny. Jejich výzkum se zaměřil na šíření těchto vln u koček a všiml si, že tyto polní potenciály začínají v ponech a šíří se až k laterálnímu genikulovému jádru a týlnímu laloku.
Jiné studie s těmito vlnami byly provedeny také na potkanech. Vědci se snažili zjistit, zda potkani mají PGO vlny, ale zjistili, že jsou přítomny pouze v ponech a šíření vln nevzrušuje žádné neurony v laterálním genikulovém jádru. Výsledkem této studie je, že PGO vlny jsou známé jako P vlny u hlodavců.
PGO vlny byly studovány převážně na zvířecích modelech koček a hlodavců. Navzdory zaměření výzkumu bylo zjištěno, že PGO vlny existují i u jiných druhů savců včetně lidí a subhumánních primátů, jako jsou makak a pavián.
V původních experimentech se PGO vlny (nebo P vlny v modelech hlodavců) nacházejí umístěním elektrod uvnitř mozku, buď vedle ponů, bočních genikulových jader nebo týlního laloku. Spolu s elektroencefalografickými (EEG) záznamovými technikami jsou vědci schopni ukázat také korelaci mezi ostatními mozkovými vlnami spojenými s REM spánkem a PGO vlnami.
Ačkoli vědci vědí, že existují, nebyly PGO vlny detekovány u zdravých lidí kvůli etickým obavám o přístup do těchto oblastí, odkud je třeba údaje odebírat. Pokrok v hluboké mozkové stimulaci však umožnil umístit elektrody do mozků lidí s různými patologiemi a pořídit EEG záznamy různých jader. Vzhledem k podobnosti se zvířecími modely můžeme usuzovat, že PGO vlny se dějí na stejné frekvenci v lidských EEG. Vědci tak mohou usuzovat, že PGO vlny existují i u lidí.
Mechanismus generování a šíření vln PGO
Neurofyziologické studie o PGO vlnách dospěly k závěru, že tvorba těchto vln spočívá ve sbírce neuronů umístěných v ponech, bez ohledu na to, zda se na nich provádí výzkum druhů. Od tohoto bodu se neurony větví do sítě, která vede fázový elektrický signál k laterálnímu genikulovému jádru a týlnímu laloku.
V rámci této sítě existují dva typy neuronálních skupin: výkonné neurony a modulační neurony.
Výkonné neurony jsou ty, které pomáhají generovat a šířit PGO vlny v celém mozku. Jedna výzkumná práce dále rozděluje tuto „třídu“ neuronů na dvě podskupiny: spouštějící neurony a transferové neurony. Všechny tyto neurony se nacházejí v peribrachiální oblasti, což je skupina neuronů obklopující horní mozeček penduncle.
Tyto neurony se nacházejí v kaudální oblasti peribrachiální oblasti. Tyto neurony aktivně střílejí během spánku bez REM (NREM). Nejvíce zaznamenané aktivity neuronů je během N3 fáze NREM, známé také jako spánkový cyklus s pomalou vlnou. Tytéž neurony jsou aktivní také během REM spánku, ale s výrazně sníženou amplitudou než spánek NREM.
Neuronové buňky, které umožňují přenos PGO vln z ponů do ostatních částí mozku, jsou umístěny na rostrální části peribrachiální oblasti. Toto seskupení buněk střílí přesně ve dvou režimech. Prvním režimem je výboj přes nízkoprahové iontové kanály vápníku (Ca2+). Druhým režimem je opakovaný tonický výboj přes iontové kanály sodíku (Na+).
V době, kdy se aktivující neurony aktivují, tyto buňky tyto signály přijímají a začínají zesilovat. To zase umožňuje vlně, aby se dostala do ostatních částí mozku.
Při aktivaci výkonných neuronů je šíření vlny řízeno jak excitačními, tak inhibičními vstupy. Tyto vstupy pocházejí z modulačních neuronů, které pomáhají regulovat a řídit amplitudu a frekvenci vlny. Následující typy buněk hrají v tomto kontrolním procesu obrovskou roli.
Aminergní neurony jsou neurony, které používají monoaminy jako neurotransmiter. Tato třída neurotransmiterů je to, co udržuje PGO vlnové amplitudy na velmi nízké úrovni v obdobích bdění savce. Dva specifické aminergní neutransmitery jsou serotonin a noradrenalin.
Cholinergní neurony jsou neurony, které využívají acetylcholin jako neurotransmiter. Různými studiemi bylo prokázáno, že tyto typy neuronů podporují tvorbu vln PGO, a jsou tak excitačním neuromodulátorem pro spouštění neuronů.
Nitroxergní neurony používají oxid dusnatý (NO) jako neurotrasmiter. Teoreticky je zvýšení oxidu dusnatého vnímáno jako excitační neuromodulátor při generování vln PGO. To vyplývá z testování na zvířatech, které ukázalo zvýšení vln PGO, protože hladiny oxidu dusnatého byly zvýšeny v ponech.
GABA-ergní neurony používají jako neurotransmiter kyselinu gama-aminomáselnou (GABA). O těchto neuronech se předpokládá, že inhibují aminergní neurony, a tím inhibují šíření vln PGO.
Ukázalo se, že neurony v oblasti vestibulárních jader mozku poskytují při stimulaci excitační záchvaty generování vln PGO. Testy ukázaly, že zatímco vestibulární jádra napomáhají při vytváření vln PGO, excitace této oblasti mozku není pro tvorbu vln PGO v žádném případě potřebná.
Neurony v oblasti amygdaly v mozku také prokazatelně poskytují excitační záchvaty generování vln PGO při elektrické stimulaci.
Neurony v oblasti suprachiasmatických jader mozku pomáhají regulovat REM spánek. Délka spánkového cyklu REM způsobuje, že frekvence PGO vln je fázově uzamčena
Bylo prokázáno, že použití sluchové stimulace zvyšuje PGO vlny během bdění a spánku s neurony spojenými s přenosem sluchových informací. I když je subjekt vzhůru a v úplné tmě, amplituda PGO vln se zvyšuje sluchovou stimulací. Jiná studie také zjistila, že sluchová stimulace zvýšila amplitudu PGO vln při spánku s pomalými vlnami a REM spánku a nesnížila amplitudu vln opakovanou sluchovou stimulací. Z tohoto výzkumu mohou vědci usuzovat, že generování PGO vln ze sluchové stimulace obsahuje mechanismus pozitivní zpětné vazby, který může být vyvolán evokovanými PGO vlnami.
Bazální ganglia je skupina jader v mozcích obratlovců, která se nachází na bázi předního mozku a je silně spojena s mozkovou kůrou, thalamem a pony. Bazální ganglia jsou spojena s celou řadou funkcí, včetně vzrušení, motorické kontroly a učení. Hlavními složkami bazálních ganglií jsou striatum, pallidum, substantia nigra a subthalamické jádro (neboli subthalamus). Toto posledně jmenované, glutamatergické jádro je recipročně spojeno s jádry ponů přenášejícími PGO. U lidí lze během spánku před REM a REM zaznamenat subthalamické vlny podobné PGO, které se podobají vlnám PGO zaznamenaným typicky u koček. To naznačuje, že subthalamus může hrát aktivní roli ve vzestupné aktivační síti zapojené do rostrálního přenosu vln PGO během spánku REM u lidí.
PGO vlny jsou nedílnou součástí spánku rychlého pohybu očí (REM). Jak již bylo uvedeno, hustota PGO vln se shoduje s množstvím pohybu očí naměřeným v REM spánku. To vedlo některé badatele k dalším teoriím o užitečnosti PGO vln pro snění.
Jedním z klíčových využití REM spánku je to, že mozek zpracovává a ukládá informace z předchozího dne. V jistém smyslu se mozek učí vytvářením nových neuronálních spojení pro věci, které se naučil. Neurofyziologické studie naznačily vztah mezi zvýšenou hustotou P-vln během posttréninkového REM spánku a výkonností učení. V podstatě se hojnost PGO vln promítá do delších období REM spánku, což mozku umožňuje mít delší období, kdy se tvoří neuronální spojení.
Význam PGO vln během REM spánku také napomáhá myšlence PGO vln jako signálu, že člověk sní. Vzhledem k tomu, že během REM spánku dochází ke snění, PGO vlny jsou teoreticky signály, které nutí mozek začít vyprávět zážitky z předchozího dne. To nám zase umožňuje „vidět“ naše sny, protože náš zrakový smysl rychle prochází informace, které si uložil.
Pro více informací o důležitosti PGO vln během REM spánku se prosím podívejte do Aktivační teorie syntézy.
Další velkou oblastí výzkumu týkající se tohoto tématu je pochopení toho, pro jaké procesy jsou PGO vlny prospěšné v obou stavech spánku i vědomí. Ačkoli jsou PGO vlny znatelně přítomny během spánku NREM, někteří vědci[potřebné přiřazení] se domnívají, že jsou přítomny i během bdělých cyklů. Existuje možnost, že PGO vlny jsou nezbytné pro korekci obrazu očí, protože PGO vlny jsou signály na dráze, které umožňují motorické kůře mozku rozhraní se zrakovým systémem.
Další budoucí zájmy ve výzkumu tohoto tématu jsou to, co přesně pro nás dělají vlny PGO, zatímco sníme. Někteří vědci[potřebný přívod] teoretizují, že vlny PGO jsou nezbytné pro stabilizaci obrazů, které máme ve svých snech. Tato teorie vychází z pohybů očí, které se shodují s údaji z elektrod zachycujících vlny PGO.
Vědci se také snaží zjistit, jak přítomnost těchto signálů zapadá do celkového procesu snění. Výzkum v oblasti PGO vln má pro neurofyziologii široký význam, protože zahrnuje koordinaci celých oblastí mozku, které společně – vycházející z mnoha různých systémů – vytvářejí naše sny, vzpomínky a další zážitky, které máme.
Další oblastí potenciálního zájmu výzkumu jsou vlny PGO během lucidního snění.
Rychlý spánek očních pohybů · Non-rychlý spánek očních pohybů · spánek pomalých vln · spánek beta vln · spánek delta vln · spánek gama vln · spánek Theta vln
Syndrom pokročilé fáze spánku · Automatické chování · Porucha spánku s cirkadiánním rytmem · Syndrom opožděné fáze spánku · Dyssomnie · Hypersomnie · Nespavost · Narkolepsie · Noční děs · Nokturie · Noční myoklonus · Syndrom spánku a bdění po 24 hodinách · Ondinova kletba · Parasomnie · Spánková apnoe · Spánková deprivace · Spavost · Spavá nemoc · Spavost
Stavy vědomí ·Dream · Dream content · Exploding head syndrome · False awakening · Hypnagogia · Hypnic jerk · Lucid dream · Nightmare · Nocturnal emission · Sleep paralysis · Somnolence ·
Chronotyp · Léčba elektrolýzou · Hypnotické drogy · Napping · Jet lag · Lullaby · Polyfázický spánek · Segmentovaný spánek · Siesta · Spánek a učení · Spánkový dluh · Spánková setrvačnost · Spánek nástup · Léčba spánku · Spánkový cyklus probuzení · Chrápání