Физиологические процессы во время сна

Тайны человеческого мозга остаются до конца не разгаданными, в том числе и те, что касаются сна и сновидений. Нейрофизиология сна сложна и неприступна для пытливого исследовательского разума. В этой статье разберемся с тем, что уже известно современному научному миру.

Что такое сон и насколько он важен?

Сон имеет ряд важнейший функций для организма человека

Сон представляет собой состояние организма, во время которого человек остается на месте, не двигается в пространстве, у него понижены реакции на внешние раздражители. В течение жизни циклы сна и бодрствования, поочередно сменяющие друг друга, служат для восстановления сил и поддержания тела в хорошем функциональном состоянии.

Насчет значения сна до сих пор нет однозначного мнения. Он является отдыхом и необходим для многих физиологических процессов:

• Нормального метаболизма. В это время организм занимается восстановлением своих клеток и выведением вредных продуктов обмена веществ.
• Приспособления к смене освещенности.
• Переработки и сохранения информации, полученной в течение дня.

Изучение мозговой деятельности в период отдыха

Для наблюдения за телом человека во время сна используют полисомнографическое исследование. Оно включает запись работы мозга (электроэнцефалографию), скелетной мускулатуры (электромиографию) и движений глазных яблок (электроокулографию). Параллельно с вышеописанными исследованиями измеряют пульс, частоту дыхания, артериальное давление и газовый состав крови.

Для подобного обследования человеку перед отходом ко сну крепят датчики, и он спит под наблюдением докторов.

Фазы сна

Фазы сна имеют свои психофизиологические особенности

Физиология сна человека, как и у многих млекопитающих состоит из двух фаз: быстрой и медленной.

Первая фаза после засыпания ─ медленноволновая, сменяющаяся быстроволновой. Фазы сменяют друг друга циклично, несколько раз в течение всей ночи. Первая смена медленноволнового на быстроволновой сон происходит через полтора часа и длится примерно 5-10 минут. Далее продолжительность быстрых эпизодов постепенно увеличивается. Контроль за временем, проведенным во сне и бодрствовании лежит на системе поддержания постоянства внутренней среды и циркадных ритмов.

Стоит разобраться в фазах и стадиях, а также нейрохимии сна более подробно.

Стадии сна

Существует разделение сна на стадии согласно изменениям на электроэнцефалограмме (ЭЭГ).

Например, в период бодрствования на ЭЭГ регистрируются так называемый физиологический бета-ритм. Если человек лежит с закрытыми глазами и готовится спать, с ним чередуется альфа-ритм, с большей амплитудой волн, но меньшей частотой. Когда спящий вступает в фазу медленноволнового сна, электроэнцефалографические данные синхронизируются, частота волн еще больше снижается, а амплитуда ─ увеличивается.

Сразу после засыпания наступает медленноволновой сон.

ЭЭГ мониторинг сна

В нем нейрофизиологи выделяют четыре последовательно сменяющие друг друга стадии:

• 1 стадия продолжительностью около 10 минут. В эту стадию у человека возникают отдельные мысли и образы, он засыпает. Еще могут быть какие-то движения, но тонус мышц снижается. При этом еще низок порог пробуждения, т.е. человека в это время еще легко разбудить посторонним звуком. Кроме того, замедляется частота дыхания, работа сердца, понижаются температура и артериальное давление. В это время в сознании могут появляться варианты решения какого-то вопроса.
• 2 стадия, примерно 20 минут. Нейрофизиология этой стадии подразумевает появление на энцефалограмме острых пиков (К-комплексов) и серий колебаний средней и низкой частоты, называемых сонными веретенами. Продолжает снижаться тонус скелетной мускулатуры и еще больше замедляются основные жизненные функции. Самый чувствительный анализатор в это время ─ слух.
• 3 стадия. Здесь регистрируется появление серий медленных дельта-волн. Порог пробуждения ближе к высокому.
• 4 стадия. Дельта-волны занимают до половины нейрофизиологической активности. Именно в эту стадию сон самый глубокий, разбудить человека, находящегося в этой фазе, сложнее всего. 3 и 4 стадии по времени занимают от получаса до 1 часа.

По прошествии всех четырех стадий медленноволновой сон сменяется быстроволновым.

Последний характеризуется рассинхронизацией электроэнцефалографических волн, амплитуда колебаний которых становится меньше, а частота резко возрастает.

Тонус мышц в эту фазу минимален, утрачиваются даже сухожильные рефлексы, тогда как деятельность нейронов максимальная за весь период отдыха. В это время наблюдаются быстрые беспорядочные движения глазных яблок, из-за чего эту фазу также называют БДГ-сон, где БДГ ─ быстрые движения глаз. В это время повышается пульс и кровяное давление, растет частота дыхания, у мужчин появляется эрекция полового члена, а у женщин увеличивается клитор. Именно сейчас и происходят различные яркие и запоминающиеся сновидения. В начале ночи эта фаза длится всего несколько минут, постепенно ее доля увеличивается.

Ощущение бодрости или разбитости напрямую зависит от того, в какую стадию сна проснулся человек

Лучшее время для пробуждения ─ начало нового цикла, первая или вторая стадия. Если человека разбудить на третьей или четвертой стадии, может появиться чувство разбитости.

Мозговая активность

За регуляцию суточных ритмов, с точки зрения анатомии и физиологии, отвечает гипоталамус.

За время бодрствования происходит накопление продуктов обмена веществ и некоторых медиаторов, таких как гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), аденозин, глицин и др. Все вместе они подавляют работу возбуждающих систем нервной системы и приводят к появлению вялости, сонливости. Чем дольше бодрствует человек, тем этот эффект очевиднее.

После засыпания активируются физиологические механизмы, способствующие углублению и поддержанию сна. В это время организм взрослого или ребенка переходит ко второй стадии медленноволнового сна. Таламус, представляя собой образную «преграду» на пути поступающих извне раздражителей, блокирует передачу сенсорной информации к полушариям головного мозга.

Включателем состояния сна является передний таламус

За быстроволновой сон отвечает сеть нейронов, расположенная в стволе головного мозга. Эти нейронные центры при активации и вызывают все компоненты быстрой фазы:

• выраженное расслабление скелетной мускулатуры;
• быстрые движения глазных яблок;
• активность ЭЭГ;
• возможные подергивания лицевых мышц и мышц конечностей;
• изменение показателей частоты сердечных сокращений, артериального давления, частоты дыхания;
• эрекцию пениса или увеличение клитора.

За активацию и выключение групп нейронов, вызывающих то или иное проявление сна этой фазы, ответственны следующие медиаторы центральной нервной системы: ацетилхолин, адреналин и норадреналин.

Сколько надо спать

С ночным отдыхом связано множество предубеждений и предрассудков. Считается, что для здоровья необходимо спать не меньше 8 часов в сутки подряд. Но так ли это на самом деле? Существует мнение, что полезнее разбить сон на два сегмента: например, спать 4 часа, потом час бодрствовать, а затем спать еще 4 часа. Сторонники этой схемы оправдывают ее тем, что она ближе к нашей природе, ведь сложно представить древнего человека, который ложился бы спать на всю ночь в опасном, наполненном хищниками, лесу. Если человек изначально привык спать в таком сегментированном режиме, ничего страшного, но специально подгонять свои внутренние часы под такую схему не стоит, с точки зрения физиологии, она не оправдывает себя, и по мнению докторов, сегментированный сон может только спровоцировать бессонницу.

То, что полноценный сон имеет огромное значение для здоровья, неоспоримо. Ученые доказали, что получасовой дневной сон понижает риск развития сердечного приступа в будущем.

Всегда заботьтесь о достаточном сне, ведь его нехватка или плохое качество приводят к дневной сонливости, плохому настроению, раздражительности, снижению иммунитета, эндокринным нарушениям, повышенному риску сердечно-сосудистых и даже онкологических заболеваний. Подумать только, скольких проблем со здоровьем можно избежать, если позаботиться о своем сне!