Bài tập lớn học phần sinh lý người và Động vật Đề tài cơ chế sinh lý giấc ngủ Ở người

Một yếu tố quan trọng trong cơ chế này là nhịp sinh học, được gọi là "nhịp chu kỳ giấc ngủ-vô thức" circadian sleep-wake cycle.. Giai đoạn giấc ngủ REM, còn được gọi là giai đoạn giấc ng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ

KHOA SINH HỌC

HỌC PHẦN: SINH LÝ NGƯỜI VÀ ĐỘNG VẬT

Đề tài:

CƠ CHẾ SINH LÝ GIẤC NGỦ Ở NGƯỜI

Thừa Thiên Huế - 2024

Giảng viên hướng dẫn : PGS TS Trần Văn Giang

Sinh viên thực hiện : Ngô Đức Quốc

Trang 2

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 4

NỘI DUNG 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẤC NGỦ 6

1.1 Giới thiệu về giấc ngủ 6

1.2 Định nghĩa giấc ngủ 6

CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN GIẤC NGỦ Ở NGƯỜI 8

2.1 Điện não đồ 8

2.2 Dải tần số điện não đồ 10

2.2.1 Sóng Delta 10

2.2.2 Sóng Theta 10

2.2.3 Sóng Alpha 10

2.2.4 Sóng Beta 10

2.2.5 Sóng Gamma 10

2.3 Các vùng và mạng lưới não điều chỉnh giấc ngủ 10

2.3.1 Mạng lưới kích thích 10

2.3.2 Mạng lưới REMS 10

2.4 Sự điều chỉnh ion của giấc ngủ 10

2.4.1 Kênh Kali 10

2.4.2 Kênh Canxi 10

2.5 Các chất dẫn truyền thần kinh 10

2.6 Yếu tố dịch thể và chức năng miễn dịch 10

2.6.1 Cytokines 10

2.6.2 Cyclooxygenases và prostaglandins 10

2.7 Điều hòa giấc ngủ thần kinh đệm 10

2.7.1 Tế bào hình sao 10

2.7.2 Microglia và oligodendrocytes 10

2.8 Trao đổi chất và giấc ngủ 10

2.8.1 ATP (Adenosine tri-phosphate) 10

2.8.2 Adenosine 10

2.8.3 Đường Lactose 10

2.8.4 Thải các chất không cần thiết 10

Trang 3

2.9 Các con đường tế bào kích thích và ức chế giấc ngủ 10

2.9.1 Nuclear factor-kappa B (NF-ĸB) 10

2.9.2 Nitric oxide (NO) 10

2.9.3 Thể viêm (Inflammasomes) 10

2.9.4 Trạng thái stress 10

2.10 Vùng ngủ cục bộ 10

CHƯƠNG 3: CƠ CHẾ SINH LÝ GIẤC NGỦ NGƯỜI 11

KẾT LUẬN 12

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 13

Trang 4

LỜI MỞ ĐẦU

Giấc ngủ là một quá trình sinh lý thiết yếu đối với sức khỏe và sự phát triển của con người Trong suốt hàng thiên kỷ, con người đã dành một phần đáng kể thời gian để nghiên cứu và hiểu về cơ chế sinh lý của giấc ngủ

Cơ chế sinh lý giấc ngủ rất phức tạp và bao gồm nhiều yếu tố khác nhau như não bộ, hệ thống thần kinh, hormone và các yếu tố môi trường Một yếu tố quan trọng trong cơ chế này là nhịp sinh học, được gọi là "nhịp chu kỳ giấc

ngủ-vô thức" (circadian sleep-wake cycle) Nhịp chu kỳ này được điều chỉnh bởi một

bộ phận của não gọi là nhân thalamus và nhân xám trung ương, cùng với sự tương tác giữa các hormone như melatonin và cortisol

Giấc ngủ được điều chỉnh bởi hai trạng thái chính là giấc ngủ REM (Rapid Eye Movement) và giấc ngủ non-REM Trong giấc ngủ non-REM, có ba giai đoạn khác nhau, mỗi giai đoạn có đặc điểm sinh lý riêng Giai đoạn đầu tiên là giai đoạn chuyển giữa tỉnh giấc và giấc ngủ, giai đoạn thứ hai là giai đoạn giấc ngủ nhẹ, và giai đoạn thứ ba là giai đoạn giấc ngủ sâu Giai đoạn giấc ngủ REM, còn được gọi là giai đoạn giấc ngủ mơ, là giai đoạn mà hoạt động não bộ và các giấc

mơ phong phú xảy ra

Cơ chế sinh lý giấc ngủ cũng bao gồm sự tương tác giữa các chất dẫn truyền thần kinh, bao gồm chất GABA (gamma-aminobutyric acid) và adenosine Chất GABA được biết đến với vai trò làm giảm hoạt động thần kinh, góp phần vào việc làm dịu và tạo điều kiện cho giấc ngủ Adenosine, một chất gây mệt, tăng lên trong ngày và đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra cảm giác buồn ngủ

Rối loạn giấc ngủ là một vấn đề ngày càng phổ biến trong thế hệ trẻ hiện nay Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới giấc ngủ, bao gồm áp lực học tập, sử dụng công nghệ, thay đổi lối sống và môi trường xung quanh Khảo sát của hãng nghiên cứu thị trường Wakefield Research ghi nhận khoảng 37% người trẻ Việt Nam

bị mất ngủ, 73% bị căng thẳng do rối loạn giấc ngủ Số liệu cũng cho thấy, có tới 79% người tham gia không có thời gian nghỉ ngơi mỗi ngày

Trang 5

Một nghiên cứu trên 1150 học sinh THPT và sinh viên tại thành phố Huế cho thấy 57,3% học sinh có tình trạng chất lượng giấc ngủ không tốt và tỷ lệ này

ở nhóm sinh viên là 51,6% (Nguyễn, Nguyễn, & Nguyễn, 2017) Một nghiên cứu tại Đại học Y Dược Huế trên 577 sinh viên hệ chính quy cho thấy, số giờ ngủ trung bình của sinh viên là 6,1 giờ (SD=1,05), tỷ lệ sinh viên có chất lượng giấc ngủ kém là 49,4% (Nguyễn, Đặng, Phạm, Võ, & Nguyễn, 2017) Tuổi trẻ là giai đoạn dồi dào nhất về sức khỏe, lẽ ra điều đó phải trở thành lợi thế vượt trội hơn

so với bất kỳ độ tuổi nào khác Điều đáng tiếc là, do chưa nhận thức đầy đủ về tầm quan trọng của giấc ngủ, sức khỏe của giới trẻ ngày nay bị hủy hoại nghiêm trọng, dẫn đến suy giảm thành tích học tập và năng suất lao động, gây thiệt hại

to lớn cho nền kinh tế

Hiểu biết về cơ chế sinh lý giấc ngủ ở giúp chúng ta nhận thức nắm bắt được những vấn đề liên quan đến giấc ngủ không đủ, rối loạn giấc ngủ và các vấn

đề sức khỏe khác liên quan đến giấc ngủ để có những biện pháp kịp thời

Xuất phát từ những vấn đề đặt ra ở trên, tôi lựa chọn đề tài “Cơ chế sinh lý giấc ngủ ở người” làm đề tài bài tập lớn của mình

Trang 6

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẤC NGỦ 1.1 Giới thiệu về giấc ngủ

Giấc ngủ xảy ra ở mọi sinh vật ở một mức độ nào đó, cho thấy tầm quan trọng về mặt sinh lý của nó Giấc ngủ đã được đặc trưng ở nhiều loài từ con người,

chim, cá và ruồi (ví dụ: Drosophila Melanogaster) đến các sinh vật đơn giản hơn như giun (ví dụ: C Elegans) Giấc ngủ có thể bất lợi vì động vật ít cảnh giác hơn

trước những kẻ săn mồi tiềm năng và giấc ngủ cấm tiêu thụ thức ăn và sinh sản Tuy nhiên, động vật không phải lúc nào cũng chịu áp lực như vậy Có lẽ, giấc ngủ tồn tại một phần là do nhu cầu duy trì các quá trình sinh lý nói trên ở mức độ nâng cao, nhằm tăng khả năng tồn tại và sinh sản của động vật

Nhiều đột phá trong hiểu biết của chúng ta về cơ chế cơ bản điều hòa giấc ngủ đã xảy ra trong vòng 150 năm qua Tuy nhiên, giấc ngủ được điều hòa bởi các phân tử và con đường dư thừa, đồng thời phục vụ các chức năng sinh lý khác, điều này khiến chúng ta khó hiểu về chức năng của giấc ngủ và các bệnh lý liên quan đến giấc ngủ

1.2 Định nghĩa giấc ngủ

Theo từ điển Oxford English, giấc ngủ là một tình trạng của cơ thể và lý trí thường xảy ra một vài giờ vào mỗi buổi tối, khi mà các hoạt động thần kinh bị hạn chế, mắt nhắm lại, cơ bắp thư giãn và hầu hết hoạt động của ý thức bị trì hoãn

Những điểm chung, cơ bản và quan trọng khi định nghĩa về giấc ngủ, đó là

- Giấc ngủ là một chu kỳ tự nhiên

- Giấc ngủ có tính lặp lại và diễn ra thường xuyên trong cuộc sống

- Giấc ngủ liên quan đến tâm trí và hoạt động của cơ thể

- Giấc ngủ liên quan đến sự gián đoạn tạm thời của ý thức

- Giấc ngủ liên quan đến sự ngừng hoạt động của cơ bắp

Giấc ngủ xảy ra ở người và động vật, làm giảm khả năng phản ứng của cơ

Trang 7

thể đối với các kích thích từ môi trường bên ngoài khi so sánh với trạng thái thức Giấc ngủ có thể có một số dạng đặc biệt như ngủ đông (hibernation) hay gây mê hoàn toàn (trạng thái mà cơ thể không thể bị đánh thức kể cả khi có tác động từ bên ngoài gây đau đớn)

Cần lưu ý rằng giấc ngủ không mang tính thụ động Ngủ là thời gian mà hệ thống thần kinh và hoạt động vật lý bị tạm ngừng một phần hoặc hoàn toàn Đây

là một hoạt động tự nhiên của sinh vật và đã diễn ra từ hàng triệu năm trước Giấc ngủ cần thiết cho sự sống của sinh vật, đảm bảo cho vận động hàng ngày và nhận thức của con người có thể diễn ra một cách bình thường Mặc dù giấc ngủ thường diễn ra vào ban đêm kèm theo các dấu hiệu như mắt nhắm lại và cơ thể bất động, tuy nhiên khi cơ thể biểu hiện những dấu hiệu này thì không có nghĩa là chúng ta đang ngủ Một số loài động vật có thể ngủ ngay cả khi mở mắt, ví dụ như một số loài chim mở một mắt khi ngủ Quan sát và nghiên cứu kỹ lưỡng về giấc ngủ của các động vật có vú, chim, bò sát, động vật lưỡng cư, cá hay côn trùng có thể đem lại cho chúng ta những hiểu biết mới mẻ về giấc ngủ Giấc ngủ có thể xảy ra nhiều lần trong ngày và có thể tất cả đều quan trọng, chẳng hạn như giấc ngủ trưa giúp con người làm việc hiệu quả hơn vào buổi chiều Khoa học phát triển, loài người

đã có những thành tựu nhất định trong việc nghiên cứu về giấc ngủ nhưng thực tế thì giấc ngủ vẫn là một hoạt động bí ẩn đang chờ chúng ta khám phá

Như vậy, giấc ngủ có thể được định nghĩa như sau: “Giấc ngủ là một trạng thái tự nhiên, có tính chu kỳ, làm gián đoạn tạm thời một phần hay toàn bộ hoạt động của tâm trí và hoạt động cơ bắp cũng như làm giảm khả năng phản ứng của

cơ thể đối với các kích thích từ môi trường bên ngoài”

Trang 8

CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN GIẤC NGỦ Ở NGƯỜI 2.1 Điện não đồ

Công trình tiên phong chứng minh hoạt động điện thần kinh đã cung cấp nền tảng cho sự hiểu biết của chúng ta về trạng thái ngủ, hiện tượng ngủ và cơ chế phân tử điều chỉnh giấc ngủ Năm 1877, Canton đã ghi lại các xung điện từ bề mặt

vỏ não của cả thỏ và khỉ bằng điện kế Phát hiện này đã được Danilewsky xác nhận một cách độc lập vào năm 1877 Vào những năm 1880, Ferrier và Yeo đã kiểm tra khả năng định vị vỏ não ở loài khỉ bằng phương pháp kích thích điện não Sau đó vào năm 1890, nhà sinh lý học Beck đã chứng minh rằng các dao động vỏ não có nhịp điệu tự phát ở thỏ và chó được điều chỉnh bởi ánh sáng, tín hiệu cuốn theo sinh học Sau đó vào năm 1912, Pravdich-Neminsky đã báo cáo bản ghi hình ảnh EEG đầu tiên sử dụng điện kế dây ở chó Ông cũng quan sát thấy các điện thế gợi lên trong vỏ não của chó, một lần nữa cho thấy vai trò quan trọng của vỏ não trong việc tạo ra điện não đồ Do đó, điều này dẫn đến việc Berger phát hiện các bản ghi EEG trong giấc ngủ của con người vào năm 1924

Định nghĩa các trạng thái cảnh giác là cơ bản để hiểu rõ hơn về cơ chế điều chỉnh giấc ngủ (Hình 1) Năm 1953, Kleitman và Aserinsky xác định REMS là một kiểu hình giấc ngủ độc đáo được đặc trưng bởi chuyển động dao động của mắt nhanh, mất trương lực cơ (ngoại trừ các cơ kiểm soát chuyển động của mắt, tim và cơ hoành) và điện não đồ điện áp thấp nhanh Trạng thái ngủ có thể nhận biết khác được mô tả là NREMS, được đặc trưng bởi điện não đồ chậm và cao, đồng thời giảm nhịp tim và huyết áp Cả NREMS và REMS đều được tìm thấy ở hầu hết các loài động vật có vú bao gồm chuột, thỏ, chó, mèo và động vật linh trưởng Năm 1958, Dement đã báo cáo tính chất chu kỳ của giấc ngủ/thức dậy liên quan đến sự chuyển đổi chu kỳ giấc ngủ ở mèo Jouvet đã xác định REMS là một trạng thái ngủ nghịch lý duy nhất, vì các bản ghi EEG tương tự như các bản ghi được nhìn thấy khi thức, so với NEMS chứa sóng chậm Sau đó, những phát hiện này đã dẫn đến việc xác định các dao động duy nhất trong điện não đồ được đặc trưng bởi các dải/dải tần số tín hiệu khác nhau (Bảng 1)

Trang 9

Hình 1: Điện não đồ (EEG) và điện cơ đồ (EMG) trong giấc ngủ chuyển động

mắt không nhanh (NREMS), giấc ngủ chuyển động mắt nhanh (REMS) và trạng thái ngủ khi thức ở chuột

Trang 10

2.2 Dải tần số điện não đồ

2.2.1 Sóng Delta

2.2.2 Sóng Theta

2.2.3 Sóng Alpha

2.2.4 Sóng Beta

2.2.5 Sóng Gamma

2.3 Các vùng và mạng lưới não điều chỉnh giấc ngủ

2.3.1 Mạng lưới kích thích

2.3.2 Mạng lưới REMS

2.4 Sự điều chỉnh ion của giấc ngủ

2.4.1 Kênh Kali

2.4.2 Kênh Canxi

2.5 Các chất dẫn truyền thần kinh

2.6 Yếu tố dịch thể và chức năng miễn dịch

2.6.1 Cytokines

2.6.2 Cyclooxygenases và prostaglandins

2.7 Điều hòa giấc ngủ thần kinh đệm

2.7.1 Tế bào hình sao

2.7.2 Microglia và oligodendrocytes

2.8 Trao đổi chất và giấc ngủ

2.8.1 ATP (Adenosine tri-phosphate)

2.8.2 Adenosine

2.8.3 Đường Lactose

2.8.4 Thải các chất không cần thiết

2.9 Các con đường tế bào kích thích và ức chế giấc ngủ

2.9.1 Nuclear factor-kappa B (NF-ĸB)

2.9.2 Nitric oxide (NO)

2.9.3 Thể viêm (Inflammasomes)

2.9.4 Trạng thái stress

2.10 Vùng ngủ cục bộ

Trang 11

CHƯƠNG 3: CƠ CHẾ SINH LÝ GIẤC NGỦ NGƯỜI

Trang 12

KẾT LUẬN

Trang 13

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO