Фазы сна и почему мы спим
Внутренние часы
Момент, когда мы заходим в состояние сна или бодрствования, точно контролируется нашими внутренними часами, работающими в ритме около 24,3 часа. Он управляется структурой мозга, называемой надмышечным ядром, которая регулярно собирает световые сигналы. Ведь свет остается самым важным «дающим время», настраивая циркадный ритм на постоянное значение. Интересно, что когда мы изолируем отдельные нейроны от структуры, они всё ещё поддерживают тот же ритм.
Будут ли работать эти внутренние часы, если они отключены от окружающей среды, например, оставят людей в совершенно тёмной комнате на много дней? Уже в тридцатые годы прошлого века учёные из Чикагского университета проверили это и доказали, что после более чем одного месяца такого отключения от света циркадный ритм участников исследования лишь незначительно повышался, максимум до 28 часов.
Мы циклично просыпаемся и засыпаем. Мы знаем, что мозг функционирует по-разному в этих состояниях. Но как вы переключаетесь между ними? Теория сонного триггера предполагает, что цикл сна и бодрствования контролируется взаимно влияющими структурами: «сонным» предвизуальным ядром холма и бодрствующей поддержкой кластеров яичка, которые секретируют серотонин, норадреналин и гистамин.
Когда один из них преобладает, он подавляет влияние другого, и организм переходит в сон или бодрствование соответственно. Особенно важную роль в этом процессе играют нейроны орексинов, которые поддерживают состояние стимуляции организма, взаимодействуя с другими структурами мозга; и они сами тормозятся ядром холма предвидения, что в конечном итоге дает приказ идти спать.
Ночной бой или фазы сна
Кажется, что человек ничего не испытывает во сне, но, глядя на работу его мозга, мы обнаруживаем, что всё наоборот. Исследователи, анализируя сон, проводят три типа измерений: активность мозговых волн, движение глаз и мышечная активность — вместе мы называем это полисомнографией. Благодаря этому мы знаем, что ночью мы проходим разные фазы сна.
Было замечено, что на одном из этих этапов глаза быстро двигаются вбок под закрытыми веками, что сопровождается мозговой активностью, напоминающей бодрствование! Эта фаза называется сном о быстрых движениях глаз, то есть REM (быстрое движение глаз) или парадоксальным сном. В то же время мышцы расслабляются в этой фазе, как в состоянии паралича.
Остальные стадии сна называются собирательным названием NREM (небыстрое движение глаз), различая три фазы с различными мозговыми волнами. Когда мы устали или закрываем глаза, в нашем мозгу доминируют альфа-волны (8-13 Гц). Сразу после засыпания (фаза 1 NREM) их заменяют более медленные волны, в том числе тета (4-8 Гц).
Постепенно мозг входит в фазу 2 NREM, во время которой наблюдаются два характерных паттерна мозговой активности: К-комплексы и шпиндели сна. Затем мозговые волны синхронизируются все больше и больше, при этом замедляясь, пока не достигнут дельта-частоты 1-4 Гц (фаза 3 NREM).
Dream NREM и Dream REM соревнуются друг с другом за доминирование каждую ночь. Один цикл этого боя длится около 90 минут. Первоначально фаза NREM всегда побеждает, которая примерно через час сменяется REM-фазой. Хотя в начале сна фаза REM появляется на короткое время, она медленно и систематически удлиняется, пока не достигнет 40 процентов. Все спят.
Что такое сложный сон? У науки пока нет определенного ответа. Вероятно, борьба за доминирование между фазами NREM и REM необходима, чтобы восстановить нейронные связи и обновить информацию, полученную во время бодрствования.
Исследователи предполагают, что основной функцией фазы NREM является удаление ненужных нейронных связей, тогда как ключевой функцией фазы REM, по-видимому, является укрепление и интеграция выбранных связей, которые мозг считает важными.
После бессонной ночи организм сначала пытается восполнить недостатки фазы 3 NREM и, следовательно, самый глубокий сон. Затем весь цикл сна ускоряется, и эта фаза продлевается. Затем недостатки фазы REM восполняются, как правило, только на следующую ночь. Можно ли предположить, что один из этих этапов важнее? REM-сон доминирует в течение жизни плода, поддерживая синаптогенез, то есть выработку нейрональных связей.
С возрастом доля NREM-сна увеличивается, и мы обычно спим короче. У подростков преобладает NREM фазы 3, связанная с реорганизацией нейронных связей, в то время как в пожилом возрасте мы наблюдаем преимущество фазы 1 и 2 NREM, что, вероятно, связано с необходимостью засыпать и просыпаться раньше.
Почему мы спим
С точки зрения биологического выживания, сон может показаться бесполезным. Во время сна вы не можете получить еду, и вы уязвимы для нападений хищников. В то же время все млекопитающие спят. Люди проводят около трети своей жизни во сне, а некоторые млекопитающие спят до 16 часов в день.
Так что сон — это гигантская ошибка в эволюции, или она играет важную роль в нашем существовании? Оказывается, что каждая стадия сна дает мозгу различные преимущества, в то время как потеря любой приводит к нарушению его функционирования.
Почему мы спим? Во-первых, мы учимся более эффективно и сортировать воспоминания. Во время сна информация, полученная в течение дня, защищена от забывчивости. Известно, что наличие шпинделей сна коррелирует с лучшей памятью и концентрацией после пробуждения. Их появление связано с большим потоком информации между корой головного мозга и гиппокампом, что позволяет очистить кратковременную память, поэтому мы просыпаемся готовыми получить новую информацию!
Шпиндели появляются чаще во время дремоты и последние два часа сна. Поэтому, встав очень рано утром, мы можем лишить и снизить их эффективность в течение дня. Сон также улучшает подвижность, принося спортсменам особенно большую пользу. Поэтому перед важными спортивными соревнованиями лучше всего вздремнуть.
Во-вторых, мы спим, чтобы забыть. В начале 1980-х годов Фрэнсис Крик, молекулярный биолог и генетик, открывший структуру ДНК, подозревал, что ненужные копии информации были удалены во время сна. Теперь мы знаем, что сон увековечивает воспоминания, которые «помечены» как значимые, и в то же время удаляет ненужные воспоминания. Сонное удаление информации происходит также благодаря шпинделям сна.
В-третьих, мы спим, чтобы защитить себя от болезней, в том числе рак или болезнь Альцгеймера. Уменьшение количества глубокого сна NREM считается одним из факторов риска болезни Альцгеймера и предшествует его первым симптомам. Амилоид-бета-белок, который патологически накапливается при этом заболевании, находится в основном в средней части лобной доли, месте генерации NREM фазы 3.
Когда эта фаза отсутствует, вредный амилоид не удаляется системой очистки мозга — особой группой глиальных клеток. Последствиями лишения сна могут быть также повышение частоты сердечных сокращений и артериального давления, развитие диабета 2 типа и более быстрое развитие рака.
Ночная терапия
Если вы думаете, что не спите, вы, вероятно, ошибаетесь. По нашим оценкам, мы осуществляем до семи снов за ночь, и каждый из них длится от пяти до двадцати минут. Подавляющее большинство снов забыто из-за недостаточного вовлечения префронтальной коры, необходимой в процессе запоминания.
Во время фазы REM, подобно бодрствованию, информация проходит между таламусом и корой головного мозга - с той разницей, что никакая информация из внешней среды не достигает холма. Вместо этого, в коре есть сигналы, связанные с эмоциями, воспоминаниями и стремлениями, которые «играют в собственном театре».
Отключение префронтальной коры также нарушает рациональное мышление. Поэтому REM-сны яркие, а их содержание странное. В свою очередь, сны NREM, как правило, являются словесными, менее красочными и более простыми по форме.
Есть несколько гипотез относительно функции сна. Согласно одному из них, мы используем сны как терапию. В фазе REM мозг лишен стрессового нейромедиатора норадреналина. Исследования показывают, что во время этой фазы снов стимулируются структуры памяти и связанные с ними эмоции. Можно предположить, что мы тогда переживаем и разгружаем неприятные и болезненные переживания.
Стоит отметить, что самой распространенной эмоцией в наших снах является страх, который сопровождается другими негативными чувствами. Напротив, пациенты, страдающие от посттравматического стресса, имеют нарушения сна, особенно фазу REM. Кажется, что их мозг не в состоянии должным образом устранить неприятные переживания.
Другая гипотеза предполагает, что сны являются инкубатором для творчества. На этапе REM информация творчески смешивается и обменивается между различными областями мозга, возникают случайные связи, которые иногда приводят к революционным открытиям (например, химик Август Кекуле предположительно мечтал о том, как выглядит бензольное кольцо).
Мы знаем, что после пробуждения из фазы REM мы решаем проблемы более эффективно. Некоторые эволюционные психологи говорят, что сны используются для предсказания угроз, которые могут скрываться в бодрствующем состоянии, в то же время, позволяя нам обучать реагированию на них. Это объясняет некоторую культурную универсальность снов, таких как мечты о преследовании, нападении, падении. Однако чаще всего мы мечтаем о том, что происходит с нами днём, сон — это продолжение.
Только люди мечтают во сне? Мы не знаем, животные не могут рассказать нам содержание своего опыта. Особенностью сна является субъективность — каждый может быть уверен в наличии сна только у себя. Тем не менее, мы знаем, что мозговая активность некоторых млекопитающих во время сна позволяет предположить, что они также видят сны.
Нередко можно увидеть, как спящая собака двигает лапами, возможно, преследуя воображаемого кота. Тем не менее, животные мечты, вероятно, отличаются от наших. Мы знаем, что люди, чья зрительная кора успела развиться до того, как потеряли зрение, видят сны с изображениями, а слепые с рождения не мечтают о звуках, запахах и других сенсорных впечатлениях. Интересно, что у некоторых животных, например, дельфинов, китов и птиц, полусферы мозга спят поочередно: когда один спит, другой бодрствует, а один глаз следит за окружающей средой. Это значит, что животные, скорее всего тоже мечтают во сне.
Я знаю, что я сплю или техники осознанного сна
Осознание сна означает, что мечтатель понимает, что он спит. В осознанном сновидении вы можете управлять субъектом, контролировать конкретные переживания и явления и даже функции сна, например, используя его для решения проблемы. Оказывается, что осознанный сон популярен среди коренных жителей Тибета, это часть их йогических практик, посредством которых они пытаются поддерживать сознание на всех этапах сна.
Техники осознанного сна используются для борьбы с кошмарами. Сообщается, что у каждого пятого человека в жизни случаются спонтанные эпизоды осознанного сновидения. Может быть, вы думали во сне: теперь я сплю. Я просто летаю над океаном. Возможно, я поменяю курс и прикажу посмотреть, что находится на противоположной стороне. Подожди минутку ... Я во сне. Так что я могу думать о том, что там будет. Тогда я собираюсь в Нью-Йорк. Получение осознанности во сне часто заканчивается пробуждением или поиском в другом сне.
Осознанный сон можно потренировать. Такое обучение обычно состоит из регулярной записи воспоминаний о снах и так называемых тесты реальности (например, спрашиваю себя, как я сюда попал или смотрю на часы). Люди, имеющие опыт осознанных сновидений, часто становятся участниками исследований. Когда они засыпают в лаборатории, они информируют исследователей о появлении ясного сна через заранее определенные последовательности движений глаз (например, несколько раз поворачивая глаза в сторону).
И регистрация их мозговой активности показывает, что в это время связь между префронтальной и теменной областями увеличивается. Также было доказано, что осознанный сон вызван повышенной активностью ацетилхолина. При определенных условиях это может быть вызвано искусственно путем приема веществ (например, галантамин),
Вы помните, когда в последний раз вы просыпались, отдохнув, чувствуя, что вам не нужен утренний кофе? Этого состояния легче всего достичь, проснувшись в конце фазы REM. Хорошо спать достаточно долго, однако, слишком долгий сон может нарушить наши циркадные часы и в сочетании с недостатком физической активности негативно повлиять на здоровье. Поэтому спать надо ответственно. Хороших снов!
|
|