Мозг человека в период сна не прекращает свою функцию ни на секунду. В то время как весь организм отдыхает, его деятельность продолжается. Пока человек спит, восстанавливается энергия, очищается память от ненужной информации и организм от токсинов. Чтобы понять, отдыхает ли мозг во время сна, какие процессы случаются с ним, была создана электроэнцефалограмма, которая выявляет точную информацию о работе тела. Актуальной темой сегодня является, какая часть мозга отвечает за сон. Сведения представлены неполные, хотя и способны объяснить отдельные важные моменты, которые происходят ночью во сне.
Работа мозга по циклам
Ранее считали, что когда человек спит, мозговая активность понемногу понижается, а затем и совсем приостанавливает свою работу. При возникновении ЭЭГ эта теория была оспорена. Как оказалось, мозг во время сна вообще не спит, а осуществляет огромный труд, чтобы подготовить организм к предстоящему дню.
В период отдыха, работа органа проявляется по-разному, все зависит от того, в каком цикле проходит сон.
Медленная фаза сновидений
Когда человек засыпает, колебания нейронов в сером веществе медленно затухают, происходит максимальное расслабление всех мышц, биение сердца становится медленным, понижается давление и температура.
Отдел мозга, отвечающий за углубление в сновидения – гипоталамус. В нем присутствуют нервные клетки, тормозящие производство нейротрансмиттеров, являющиеся химическими проводниками, которые отвечают за рокировку толчков между нейронами.
Работа органа в быстрой фазе
В период быстроволнового сновидения возбужденность таламуса происходит благодаря холинергическим рецепторам, посыл в которых происходит при помощи ацетилхолина. Данные клетки располагаются в среднем ядре органа и верхнем участке варолиева моста. Их стремительная деятельность приводит к появлению всплеска колыханий нейронов. Серым веществом во сне на этом цикле выполняется практически та же деятельность, как и при бодрствовании.
Трансмиттеры моноамины, направляемые из верхней доли ствола в кору головного мозга, не ощущают подобной энергичности. В результате поставка материала от таламуса в кору осуществляется, хотя человек ее принимает как сновидения.
Какой участок мозга отвечает за сновидения
Такой феномен, как ночной отдых, достаточно давно вызывает интерес у многих ученых. Ранее такими известными философами, как Гиппократ и Аристоталь, также предпринимались попытки в познании сновидений. В 20 столетии российскими учеными Бехтеревым и Павловым были проведены исследования по этой теме. Также ученых интересовал участок серого вещества, который отвечал за сновидения.
Сегодня в центральном отделе нервной системы человека определена зона ответственная за бодрствование и отдых. Этот участок называют ретикулярной формацией ведущего ядра мозгового ствола, который представляет паутину множества нервных клеток, охваченную волокнам, проходящими от чувствительных основ органа.
В данном месте присутствует 3 вида нервных клеток, вызывающих разные биологические действующие элементы. Одним из них является серотонин. По мнению ученых, он осуществляет перемены в органе, вызывающих сновидения.
Многочисленные разработки показали, что при остановке производства серотонина возникает бессонница хронической формы. Так, был выявлен факт, что ретикулярная формация, являющаяся зоной центра, способна отвечать, как за ночной отдых, так просыпание. Притом что механизм, который вызывает поднятие, может преобладать над структурой, отвечающей за вызов сна.
Исследования Балкина и Брауна
Сновидения, похоже, относятся к интересному явлению, что случается с человеком при ночном отдыхе. Цель исследований, которые проводили Балкин и Браун – установить зону в мозге, где в период сновидений возникает наибольшая функциональность.
Чтобы определить, что происходит с мозгом и интенсивность его кровотока, учеными была использована позитронно-эмиссионная томография. В период бодрствования работает префрантальная кора органа, а когда человек спит – активна лимбическая система, которая контролирует чувства, эмоции, память.
Разработки Брауна и Балкина также показывают, что главная зрительная зона коры мозга не работает во время сна. При этом действует экстрастриальная кора центрального отдела, являющаяся визуальной областью органа, способная обрабатывать информацию о сложных объектах (лица).
Исследования из Вискинского университета
Учеными при исследовании была идентифицирована область серого вещества, отвечающая за сновидения. В опыте участвовало 46 добровольцев. В период отдыха испытуемым отмечали электрические волны мозга лабораторным путем. Использовалась электроэнцефалография, чтобы изолировать области нервных клеток, взаимосвязанные с видениями, независимо от цикла.
Людей поднимали время от времени и спрашивали, что они видели, когда спали. Предоставленную информацию сопоставляли с электрической работой органа.
В последствие, по данным ЭЭГ было выявлено, что в период сна происходит понижение низкочастотной работы в отдельной задней части коры органа, которое связано с появлением видений. А когда возникало возрастание активности, то ничего не снилось.
Когда испытуемые рассказывали, что им сниться, нейронные зоны все время активировались и наоборот инактировались при докладе об отсутствии сна. И свободно от обычных преобладаний отдыха, присутствовали в задней горячей зоне, которая состоит:
Ведя наблюдения, как работает этот участок, учеными было предсказано, что участник эксперимента расскажет о видениях, когда проснется. На основании этого ученые сделали вывод, что эти области органа отвечают за регуляцию сна человека.
Как отключить мозг перед сном
Многим знакома такая проблема, что как только следует ложиться отдыхать, в голову начинают рваться мысли. Если не успокоить мозг, и каждый вечер претерпевать подобное состояние, то ежедневно будет нарушаться самочувствие.
Существуют методы, чтобы отключить мозг перед сном.
Если бессонница не перестала беспокоить, нужно обратиться к доктору.
Как зарядить мозг после сна на работу
Большинство никогда не думали о том, почему отдельная группа людей гиперактивна утром, а другие тратят много времени, чтобы войти в естественное рабочее русло. Разница в том, что первые начинают стимуляцию серого вещества рано.
Как разбудить мозг с утра и ощущать бодрость, существует много приемов.
Человеческий мозг – структура уникальная. Ранее предполагалось, что в период сновидений он отключается полностью. В ходе исследований выявлено, что эта гипотеза не имеет оснований, а, следовательно, исключается из фактов. Когда человек спит, происходит активация нейронных связей, отвечающих за функциональность организма в целом.
Источник
Что происходит с мозгом ночью, и почему полноценный сон — это еще важнее, чем вы думали
Подписаться
Поделиться
На самом деле, худшее что вы можете сделать для своего организма и в частности мозга — это несерьезно относиться ко сну. Публикуем отрывок из книги нейробиолога Митху Сторони «Без стресса. Научный подход к борьбе с тревожностью, депрессией и выгоранием» о том, как настроить свои биологические часы на нужный режим, легко засыпать и просыпаться.
У каждого из нас наутро немного другой мозг по сравнению с тем, каким он был вчера. Рациональный мозг управляет поведением с экспертной точностью, секунда за секундой, но лишь когда мы бодрствуем. Эта отточенная система действий стимулирует бурную активность: формируются новые нейронные сети и синапсы. Чем дольше мы бодрствуем, тем дольше пребываем в состоянии интенсивной активности и роста. Но рано или поздно мозг устает и нуждается в передышке. После долгой поездки мы отвозим автомобиль в мастерскую для профилактики, мойки и замены запчастей. Сон — такая же мастерская для организма и совершенно необходимая мера. Во время сна мозг совершает своего рода инвентаризацию. Дорабатываются и укрепляются нейронные связи и синапсы, а все лишнее удаляется. Одни воспоминания усиливаются, другие ослабляются. И к тому времени, как мы просыпаемся, мозг выглядит совсем иначе. Во сне также происходит «очистка». Мозг окружен системой орошения, известной как глимфатическая система. С ее помощью происходит перераспределение полезных веществ и удаление «отходов». Эксперименты на животных показали, что глимфатическая система более активна во сне, чем во время бодрствования. Астроциты — крупные клетки звездчатой формы, стимулирующие рост мозговых клеток и синапсов, — тоже участвуют в ее работе и, если мозг долгое время находится в состоянии бодрствования и активности, перераспределяются. Это иногда приводит к незначительному отеку мозга, исчезающему после крепкого ночного сна.
Когда мы спим, мозг проходит несколько стадий. В первой стадии глаза быстро движутся из стороны в сторону — это фаза быстрого сна (БДГ). Другая стадия называется медленным сном. Всю ночь мы курсируем между этими двумя стадиями, а также другими состояниями. И чем больше человек бодрствует, тем сильнее его мозг нуждается в медленном сне. Если лечь спать после суток бодрствования, период медленного сна увеличится. У пациентов, страдающих депрессией, фаза медленного сна короче обычного — именно этим объясняется тот факт, что симптомы депрессии временно облегчаются, если всю ночь не спать, а на следующую ночь крепко заснуть.
Засыпание и пробуждение
Продолжим аналогию сна с автомастерской для мозга: чем больше и труднее проделанный путь, тем сильнее мозг нуждается в рутинном поддерживающем ремонте. Чем дольше вы бодрствуете, тем дольше мозг пребывает в состоянии мыслительной активности и тем выше его потребность в сне. С момента пробуждения утром начинает копиться ваш «долг по сну». Он постоянно увеличивается, и к вечеру вы уже ждете не дождетесь, когда можно будет расплатиться. Но тут есть одна загвоздка: мозг работает в 24-часовом режиме, и сколько бы «долга» у вас ни накопилось, вы не сможете уснуть в непривычное для вас время. Биологические часы подобны пунктуальному охраннику, который сторожит ворота в страну, куда вы пытаетесь попасть, — мир бодрствования или мир сна. К концу вечера «долг» накапливается и напоминает о себе неважным самочувствием, но внутренний охранник не пустит вас в страну сна, пока не настанет подходящее, с его «точки зрения», время. А примерно к четырем утра вы отдаете «долг», но попасть в страну бодрствования вам тоже не разрешают — биологические часы заставляют вас спать еще несколько часов.
Если у вас накопился большой «долг по сну», а биологические часы разбалансировались, вы не заснете. Если же они работают идеально, но «долг» еще не накопился (например, вы вздремнули днем), вы тоже не сможете уснуть. Чтобы обеспечить крепкий ночной сон, необходимо заботиться о своих биологических часах.
Источник
Что нужно знать о сне и его отсутствии в восьми тезисах
29 сентября в «Смене» прошел лекторий «Информационный обмен». Его организаторы — Институт проблем передачи информации имени А. А. Харкевича РАН и инициативная группа «Думай». «Информационный обмен» был посвящен информации и проблемам ее передачи в природе и обществе и охватывал самые разные темы: от размножения насекомых до истории пропаганды.
Enter посетил лекцию нейрофизиолога и сомнолога Виктории Лавровой и узнал, чем опасны техники по сокращению сна, как спать правильно и какое лекарство лечит любые болезни.
Во время сна мозг не отдыхает
«Что такое усталость?», — это вопрос, с которого берет начало наука сомнология. Как только стало возможным оценить активность нейронов и нейронных сетей, сразу стало понятно, что во время сна мозг не отдыхает, а напротив — работает более активно, чем во время бодрствования.
Если бы единственной функцией сна была консолидация памяти, то есть ее переукладка и перезагрузка, то в определенные мы могли бы отказываться от него. Представьте, в дни, когда вам не нужно решать сложные логические задачи, вы могли бы гулять всю ночь напролет и не уставать. Но очевидно — главная функция сна в чем-то другом.
Еще в XIX веке основоположница науки о сне Марина Манасеина провела опыты на собаках, которые доказали, что полное отсутствие сна приводит к смерти. Всего за шесть дней щенки погибали от разных патологических отклонений в системах внутренних органов. У них начинали трястись лапки, появлялись язвы на коже. То же самое происходит и с людьми, которые недосыпают: появляются мешки под глазами, ухудшается состояние кожи, начинается тремор рук, происходит расстройство желудка и так далее.
Эти исследования раскрыли главный парадокс отсутствия сна: самый большой урон на внутренних органах, а не в области мозга, как считали ранее.
Сон — это техобслуживание организма
Дальнейшие эксперименты привели ученого Ивана Пигарева к формированию висцеральной теории сна. Предполагалось, что одни и те же области коры головного мозга, которые во время бодрствования анализируют сигналы из окружающей среды, во время сна переключаются на анализ сигналов, поступающих из внутренних органов.
В ходе множества экспериментов были установлены две стадии функционирования организма. Первая — бодрствование — состояние, при котором в кору мозга поступает информация из окружающей среды через зрение, слух и другие экстерорецепторы, а функционирование внутренних органов в бодрствовании поддерживается работой автономной нервной системы. Вторая стадия — сон — состояние, при котором выключается сознание, расслабляются мышцы и прекращается поведенческая активность. В этот момент в определенные отделы коры мозга проходят потоки информации от внутренних органов. Пока мы спим, мозг восстанавливает работоспособность тела: результат обработки информации поступает в высшие центры висцеральной интеграции и всем системам жизнеобеспечения организма сообщаются программы восстановления.
Получается, усталость — это некоторая сумма ошибок, которые за день накапливаются у человека в системах жизнеобеспечения. И как только количество этих ошибок превышает допустимый максимум, включается сигнал тревоги — срочно надо поспать. Во сне все системы органов обмениваются информацией с головным мозгом, и когда техобслуживание завершается — можно просыпаться и некоторое время снова чувствовать себя хорошо.
Феномен отсутствия сна: существуют ли люди, которые не спят
Некоторые люди утверждают, что никогда не спят. Подобное явление наблюдается у дельфинов: у них поочередно засыпают то правое, то левое полушарие мозга.
Но человеческий мозг устроен несколько иначе и сомнология пришла к выводу, что таких случаев не бывает.
Иногда пациенты приходят к сомнологам с фразой: «Доктор, запишите меня в книгу Рекордов Гиннеса, я вообще никогда не сплю!» Такого пациента кладут на ночь на полисомнографическое обследование — проводят непрерывную регистрацию электроэнцефалограммы разных отделов коры головного мозга, частоты сердечного ритма, дыхательной активность, движения конечностей и не только. Все эти сигналы позволяют определить моменты начала и конца ночных циклов сна. Обычно у таких пациентов вскоре наступает нормальный сон, но при пробуждении они говорят врачу: «Ну вот, еще одна мучительная бессонная ночь!», — врач теперь может показать пациенту полисомнограмму и сказать: «Человек, ты спал, мы это видим! Теперь нужно разобраться, почему ты спал неправильно!» Обычно нескольких ночей с такими записями бывает достаточно, чтобы у человека восстановилось нормальное чувство сна.
Но нередко бывают случаи, когда люди действительно проводят очень короткое время в постели. Сегодня в развитых странах отмечается снижение продолжительности сна — кривая увеличения времени бодрствования идет параллельно с кривой роста числа многих заболеваний.
Представьте студента, который сидит на неинтересной лекции: он постепенно начинает переходить в состояние сна, пока не уронит ручку или не упадет носом в тетрадь. Дело в том, что наш мозг, словно совокупность маленьких процессоров, позволяет засыпать постепенно. Это так называемое явление локального сна, когда часть коры мозга уже перешла на обслуживание проблем нашего тела, а часть продолжает поддерживать активность бодрствования.
Очевидно, что малоспящие большую часть своего бодрствования находятся именно в состоянии локального сна. И это кажется нормальным до тех пор, пока активность проста и не требует вовлечения в работу всех корковых зон. Но стоит появиться сложной задаче, требующей повышенного внимания, как человек допускает ошибки. Большинство техногенных катастроф, вызванных ошибками операторов, происходило в ночное время, когда развитие локального сна у операторов наиболее вероятно.
Спать как Леонардо да Винчи
Многие великие ученые и политики жаловались, что сон отнимает слишком много времени: Маргарет Тэтчер предпочитала минимальный сон и иногда спала по полтора-два часа. Впрочем, эти цифры никто не проверял, и они явно занижены, но надо вспомнить, что последние годы своей жизни она страдала от болезни Альцгеймера. Другой пример — Софи Лорен. Она утверждала, что даже работая в кино никогда не жертвовала своим сном. И как результат — актриса до сих пор выглядит гораздо моложе своего возраста.
Самым злостным нарушителем режима сна принято считать Леонардо да Винчи: говорят, что изобретатель спал каждые четыре часа по 15-20 минут и не более двух часов в день. Но источник этой легенды найти так никому и не удалось.
Подобные техники ужасают, считает Виктория. Даже попытки спать по четыре-пять часов в день — это довольно эффективный и быстрый путь к мучительной смерти. Поспать днем и бодрствовать ночью — это плохо, но хуже всего, когда делаешь это то ночью, то днем без всякого графика. А вот кратковременный дневной сон, конечно, полезен. Как показали опыты на собаках, долгое время находившихся в искусственном бодрствовании, достаточно даже пяти минут сна, чтобы при тяжелых расстройствах резко улучшить состояние здоровья.
Проблема бессонницы: лечат ли снотворные
Бессонница — это не отсутствие сна, а трудность с вхождением в это состояние. Механизмы перехода от бодрствования ко сну сложны и пока мало изучены. По мнению Виктории, снотворные не решают проблему бессонницы полностью. Снотворные первого поколения были несовершенны изначально и вводили человека в наркотизированное состояние, не имеющее отношения ко сну. Лекарства второго поколения, которые производят сегодня, пытаются приблизить человека к нормальному сну — это мелатонин пролонгированного действия. Он дополняет естественный мелатонин и помогает человеку засыпать, но и его употребление не рекомендуется без консультации врача.
Если человек страдает от бессонницы, самое верное решение — это пройти обследование в полисомнографической клинике, где специалист поставит диагноз и назначит лечение. В последние годы в США и Европе самым эффективным средством лечения бессонницы признали не фармакологические препараты, а так называемую когнитивно-поведенческую терапию.
Лекарство от деменции и старческого слабоумия
Не стоит буквально воспринимать слова о том, что час сна с восьми до девяти вечера возмещает семь часов сна после полуночи. Но надо помнить, что спать лучше в темное время суток, поскольку человек живет одновременно по внутренним циркадианным часам и солнечным световомым ритмом.
Некоторые исследования показывают, что сон необходим в конкретные временные отрезки. Условно, с часу до трех ночи в спящем организме синтезируются важные для метаболизма и половой функции вещества, и в другое время этого синтеза просто не произойдет. В экстремальных случаях, когда нарушен световой режим, могут происходить очень неприятные процессы.
Европейские сомнологи изучали старческую деменцию и провели следующее исследование: они смотрели на пожилых людей, проживающих в домах престарелых. О них заботились, их хорошо кормили, обслуживали, но никто не следил за тем, чтобы у них был правильный световой режим: целыми сутками они в темных помещениях смотрели телевизор. Пациентам провели полисомнографию: результаты показали, что они ни часа в день не спят полностью, но и не бодрствуют — спят урывками, будто кролики.
Затем над согласившимися провели эксперимент: днем пациенты находились при ярком освещении, которое позволяло снижать выработку мелатонина, а ночью для них создавали комфортную темноту. При этом увеличивали количество прогулок на свежем воздухе и физические упражнения. Эксперимент показал, что за год у 80% пациентов деменция исчезла полностью. Люди вернулись к нормальному состоянию, хоть и с некоторыми нарушениями памяти. Но факт остается фактом: деменция и старческое слабоумие обратимы, стоит только поддерживать режим сна и двигательную активность. Виктория предполагает, что таким же образом можно лечить и другие болезни.
Сновидения существуют только потому, что не вредны
Сновидения не являются обязательным компонентом нормального сна. Но с их изучением дела обстоят не так просто: ученые не могут поставить никакой эксперимент, который доказал бы, что в данный момент времени человек видит сны, поскольку у организма нет информационного обмена с окружающей средой. По этой же причине невозможно узнать, есть ли сновидения у животных.
В рамках висцеральной теории сна, которую разрабатывают в Институте проблем передачи информации РАН, механизм возникновения сновидений представляется довольно простым: активация нейронов определенных структур, не связанных с нейронами коры мозга, отвечает за появление в сознании сенсорных образов. Ученые утверждают, что появление сновидений не имеет какого-либо специального смысла. Это скорее всего довольно безвредная, но забавная патология сна.
При этом люди, которые пытаются искусственно вызывать сновидения, часто застревают на фазе самогипноза. Подобный транс все еще является бодрствованием, поскольку сознание у человека не отключено полностью, хотя внешне сохраняются признаки спящего человека. Поступление висцеральной информации в кору не начинается, во всяком случае в полной мере. Такое состояние равносильно депривации сна.
Сон — спасение от быстрой старости
Поскольку старость — это не только количество прожитых лет, но и степень изношенности органов, создается простая зависимость: чем хуже сон, тем быстрее органы могут прийти в негодность. Как показали исследования, человек за двенадцать суток без сна может состариться до состояния смерти. Такие примеры происходили во время войны и, к сожалению, происходят в мирное время: люди, которые не могут заснуть более одиннадцати суток, даже если им дать поспать на двенадцатые, проходят определенную границу и не смогут восстановиться в полной мере. Поэтому чем лучше и качественнее сон, тем лучше чувствует себя организм в целом и тем больше у системы возможностей для восстановления. Адекватный сон позволяет не так быстро стареть физиологически.
Есть и другая сторона этого вопроса — с возрастом сама система ремонта устает от функционирования. Первой страдает выработка мелатонина — отсюда и стереотип о проблемах со сном у пожилых людей. Однако в случаях, когда человек с самого начала следит за своим здоровьем и поддерживает адекватный режим, у него этот эффект минимален или приближен к нулю.
Помните главное — спать нужно ночью, причем столько часов, за сколько вы высыпаетесь. Не существует стандарта сна. Попробуйте неделю ложиться в одно и то же время и просыпаться без будильника — так вы поймете свою норму.
Во многом согласны с сомнологами врачи. Каждый день они видят на своих пациентах, что хороший сон в правильную фазу суток в необходимом количестве — это самый лучший, самый дешевый (потому что бесплатный), верный и однозначный способ сделать себе хорошо. И самый эффективный путь к здоровой жизни.
Источник
Сомнолог Владимир Ковальзон о том, как работает мозг во время сна и почему не следует вставать затемно
Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук прячется в глубине Ботанического сада, что на Южной трамвайной станции. В минувшие выходные там завершилась большая конференция молодых учёных, посвящённая экологии. Автор IMC Елена Бабушкина побывала на одной из лекций и записала конспект выступления известного учёного-популяризатора, доктора биологических наук, сомнолога, участника проекта «ПостНаука» Владимира Ковальзона. Уже полвека он исследует физиологию сна, ставит эксперименты, переводит книги зарубежных сомнологов, публикует собственные статьи и очерки, посвящённые сну.
За ночь у человека сменяются три-четыре цикла сна – каждый продолжительностью около 90 минут. Первую часть ночи мы спим медленным сном без сновидений, вторую – быстрым сном, или парадоксальным. Для этого периода характерны полное мышечное расслабление и необычайная активность работы мозга.
Механизмы бодрствования, медленного сна, быстрого сна и косвенно связанный с ними механизм биологических часов изолированы по своим функциональным возможностям. У каждого – собственная эволюционная генетическая история, анатомия, физиология и биохимия. Блоки взаимодействуют между собой, но обособлены. Благодаря этому мы можем работать в ночную смену, а днём отсыпаться.
В период медленного сна активизируется моторика, именно в этом цикле происходит лунатизм. У маленьких детей парасомния возникает по завершении каждого цикла сна: ребёнок может сесть в постели, начать разговаривать, двигаться. И это нормально. Сохраняясь во взрослом возрасте, лунатизм становится патологией.
Мы видим сновидения во время быстрого сна. Обычно при этом двигаются только мышцы глаз, а остальные находятся в покое. Однако порой поток импульсов из активных в парадоксальной фазе систем бывает настолько мощным, что пробивает сильнейшее тоническое торможение, направленное на спинной мозг. В результате у кошек могут дёргаться усы, у человека – подрагивать конечности. Возникновение таких процессов (сомнологи называют их фазическими) помогает диагностировать разные заболевания.
Судороги конечностей, крики во сне и другие неадекватные движения могут свидетельствовать о приближающейся болезни Паркинсона. Это важный для медицины ранний предиктор, позволяющий отодвинуть начало болезни на десять-двадцать лет.
Живые существа реализуют цикличность сна по-разному. Крупные хищники, которые никого не боятся, или норные животные спят спокойно. У них много быстрого сна, имеющего максимальный порог пробуждения. Попробуйте разбудить человека, когда у него подёргиваются веки – вам вряд ли это удастся.
С другой стороны, у копытных такой возможности нет. У лошади всего полчаса быстрого сна, которые она реализует одномоментно. Медленный сон она переживает стоя, а для быстрого ложится на круп и выдаёт всю суточную квоту необходимого быстрого сна. В стаде спящие лошади размещаются в центре, а по краям стоят охранники, оберегающие спящих от хищников.
Удивительным образом спят ушастые тюлени, котики, морские львы и сивучи. Часть своей жизни они проводят на лежбищах, где размножаются, часть – в море, гоняясь за косяками рыбы. На суше все эти животные спят, как и мы, обоими полушариями одновременно, имеют выраженную фазу быстрого сна с подёргиванием усов и плавников. Однако на воде полушария бодрствуют попеременно, контролируя движения подгребающей во время сна ласты и обращённый на поверхность глаз. Быстрый сон у морского котика редуцирован до секундных фрагментов, а у дельфина, живущего в воде постоянно, он просто отсутствует.
В науке нет задокументированных примеров отсутствия у человека полного сна. Сомнолог Мишель Жуве описывает лишь один патологический случай, когда к нему на лечение попал человек, подхвативший в Африке вирусную хорею. Помимо высокой температуры и других патологий, за полгода записи энцефалограммы у пациента не было зафиксировано никакого сна. К сожалению, спасти его не удалось.
Эволюция создала состояние медленного сна без сновидений, чтобы реализовать целый список функций, которые по каким-то парадоксальным причинам не могут быть активизированы в бодром состоянии.
Существует процесс, который в шутку называется «вантузом». Мириады ионных канальцев, расположенных в нервных клетках, при длительном бодрствовании засоряются. Когда кора головного мозга переходит из состояния бодрствования в состояние медленного сна, меняется электрическая активность, и мощнейшие скачки потенциалов производят прокачку ионных канальцев. На электрическом уровне это выглядит так, будто мы прочищаем раковину.
Во время сна мозг реализует дренажную функцию, избавляясь от уродливых белков. Гипотеза о синтезе макромолекул основана на том, что некоторые макромолекулы почему-то не могут быть синтезированы во время бодрого состояния – особенно это касается молекул, связанных с обменом холестерина. На уровне нашего тела инактивация уродливых белков, накапливающихся с возрастом, решается с помощью лимфатической системы. Она переносит их в почки и печень, где они разрушаются. Мозг же этой системой обделён, и ненужные молекулы не могут проникнуть в венозные капилляры.
В 2013 году группа датских исследователей в США доказала на примере мышей, что во время медленного сна в головном мозге открываются особые канальцы, через которые уродливые белки эффективно удаляются. Нарушение этого удаления приводит к образованиям бляшек, которые провоцируют развитие старческих заболеваний – болезней Альцгеймера и Паркинсона.
Согласно одной из гипотез, во время сна мозг оптимизирует управление внутренними органами. У нас нет второго мозга, чтобы заниматься внутренними делами, поэтому в состоянии бодрствования мозг загружен анализом информации, поступающей извне. Времени на кишечник, сердце, печень и почки у него нет. Зато в период медленного сна кора головного мозга переключается и начинает работать с информацией, поступающей от внутренних органов. Те же самые нейроны, что в бодрствовании реагируют на зрительные образы, во сне реагируют на импульсацию, приходящую, например, от кишечника, и управляют им.
Одна из важнейших загадок сомнологии – место, где сохраняется память о сне. Если вы не выспались, воспоминание об этом будет храниться в динамической памяти в течение многих месяцев, пока потребность не будет удовлетворена. Стереть информацию о недосыпе может только электрошок. И даже в этом случае вы обязательно провалитесь в компенсирующий сон при первой же возможности, когда окажетесь вне давления социума.
Главная задача современного человека – высыпаться. Если в XIX веке человек засыпал верхом или на телеге, лошадь либо продолжала движение, зная дорогу, либо останавливалась. Что происходит, когда водитель засыпает на доли секунды на скорости в 80-100 километров в час, вы знаете сами. Сейчас все сомнологи мира заняты решением проблемы недосыпа, изучают спонтанное засыпание и чрезвычайную сонливость днём. В Европе даже ходит специальный Wake up bus, агитационный автобус.
Недавно в Европе приняли специальный закон, предписывающий контролировать людей с апноэ сна. Это заболевание характерно для молодых людей, занятых бизнесом. Они испытывают постоянные стрессы, склонны курить и пить, мало занимаются спортом и однажды начинают храпеть. Во время апноэ кратковременно прекращается лёгочная вентиляция, что чревато недосыпанием и нарушением кровоснабжения мозга. Такие ночи опасны состоянием, когда человеку кажется, что он выспался, а мозг на самом деле не спал.
Если вы знаете подходящего под описание человека – порекомендуйте ему пройти специальное обследование. Апноэ сна эффективно лечится немедикаментозно, при помощи прибора под названием СИПАП (CPAP).
Как работает мозг во время сна и бодрствования
В университетах учат, что главной системой мозга является его кора. Однако кора нуждается в дополнительной активации: система, обеспечивающая состояние бодрствования, не встроена в неё. Вы можете меня слушать, а я могу выступать перед вами благодаря восходящим влияниям скоплений нервных клеток, расположенных на всём протяжении мозговой оси. В свою очередь, нисходящие влияния этих клеток обеспечивают работу спинного мозга.
Что происходит, когда прерывается нисходящая активация, мы видим на примере Стивена Хокинга. Он болен БАС – боковым амиотрофическим склерозом. Активация вверх у него в полной сохранности, что демонстрирует его потрясающий мозг, а нисходящая активация исчезла полностью, потому что атрофированы проводящие пути.
Прерывание восходящего активирующего влияния на кору вызывает кому. Вся наша когнитивная деятельность, способность мыслить, разговаривать, думать и чувствовать связана с этим потоком. Без восходящих влияний кора головного мозга не работает и молчит. Зрение, слух – всё на самом деле является вторичным и работает только в условиях восходящих активаций.
Циклы сна позволяют прогнозировать выход из комы. В поверхностной коме человек находится без сознания, но его мозг сохраняет цикличность сна. И если ночная полиграфическая запись регистрирует обе фазы сна, медленную и быструю, при правильном лечении больной выйдет из комы с вероятностью в 100 процентов.
Если быстрый сон у больного отсутствует, но сохранился глубокий медленный сон, остаются 30% шансов на выход из комы. А вот если у человека исчезли обе глубокие фазы сна, то шансов на спасение ноль. Как бы хорошо ни билось его сердце, это – живой труп.
Источник активирующего кору импульса был открыт в конце девяностых. Оказалось, что в области гипоталамуса находятся клетки, вырабатывающие пептид орексин. В нашем гигантском полуторакилограммовом мозгу их совсем немного – всего 70-80 тысяч нейронов. Но они играют важнейшую роль и являются верхним звеном над всеми остальными.
Чередование периодов бодрствования, медленного и быстрого сна обеспечивает меланин-концентрирующий гормон. Учёные обнаружили его в гипофизе лосося, и первое время считали, что это просто гормон, вызывающий изменение окраски рыбы во время нереста. Через несколько лет оказалось, что это важнейший медиатор в нашем головном мозге и никакого отношения к окраске чешуи, естественно, не имеет.
Нейроны, вырабатывающие меланин-концентрирующий гормон, перемешаны с нейронами, вырабатывающими орексин. Они взаимно тормозят друг друга, обеспечивая чередование циклов бодрствования и сна.
Эволюция сделала процесс засыпания плавным, чтобы животное уцелело во время сна. Центр сна активируется постепенно, чтобы мы могли повременить, отложить момент засыпания, найти укромное место, закопаться, залезть на дерево, спрятаться в щель, угнездиться и, наконец, заснуть. Механизм работает в передней области гипоталамуса, и многие нарушения сна связаны с нарушениями его функции. К сожалению, снотворные вещества оказывают на него сильное разрушающее воздействие и остаются очень нежелательными.
Сон под воздействием алкоголя приравнивается к медикаментозному. Он не содержит цикличности и по ряду признаков является патологией. Если здоровому человеку снотворное убивает мозги, то для закоренелого алкоголика это – адекватный метод лечения, позволяющий восстановить разрушенный сон.
В 2001 году в задней части мозга был открыт ещё один центр медленного сна, работающий параллельно с уже известным. Поразительно, но между этими двумя центрами нет прямой связи, они работают независимо. Вопрос его изучения, очевидно, напрямую связан с возникновением и прекращением комы.
Во время сна со сновидениями мозг активен так, как бывает активен в период эмоционального стресса. Но эта активация странная и отличается от эмоциональной активности в состоянии бодрствования. Когда мы видим сны, не работают никакие сенсорные системы, потому что мы наблюдаем их не глазами, а внутренним взором.
При этом очень сильно активируются эмоциональные механизмы, причём у взрослых они чаще связаны с негативной эмоциональной окраской. Активируются и механизмы памяти, и процесс этот направлен на извлечение воспоминаний. Пережитый опыт причудливо комбинируется, но обратно в память не поступает. Это неслучайно и хорошо: сны как эволюционный продукт существуют не для того, чтобы их запоминали. Так проявляется феноменально высокая активность мозга во время сна.
Мишель Жуве предполагает, что подобная активность мозга нужна для передачи генетической информации. Животное, рождаясь, уже очень многое знает и умеет. Возможно, память о поведенческих актах, заложенная в генах, переходит в память нервной системы именно во время быстрого сна. А высокую активацию мозга вызывает очередная перезапись данных, которая сохраняется без выхода во внешний мир.
Существуют три теории появления сновидений: неофрейдистская, трёхмерная модель Хоббсона и нейрокогнитивная. Они взаимно дополняют друг друга, но наиболее продвинутой является нейрокогнитивная теория Фулкса и Домхоффа. Учёные считают, что сновидения – всего лишь следствие активации зрения во сне. Мозг не может не продуцировать причудливые образы, поскольку мы животные зрительные.
Вербальный отчёт о сне – это психологический феномен. Люди чаще отчитываются о сновидениях в состоянии эмоционального напряжения. Нечто тревожит их настолько, что прорывается даже во сне. Психологи считают, что нормальный, здоровый человек не испытывает потребности рассказывать о сновидениях.
Странно, что у нас действует запрет на продажу лекарств, но не запрещена пропаганда осознанных сновидений. Человек обучается каждую ночь программировать необычайные приключения во сне. Это приводит к тому, что сны превращаются в галлюцинации, которые начинают преследовать его и в бодром состоянии. По сути, это наркомания без наркотиков. Возникают психозы, наступает шизофрения.
Как работают биологические часы
Биологические часы – вещь, связанная с механизмами сна и бодрствования очень косвенно. В 1994 году, когда казалось, что глаза млекопитающих давно изучены вдоль и поперёк, учёные обнаружили там неизвестные элементы, не имеющие никакого отношения к зрению. Они реагируют только на уровень освещённости и сигнализируют не в зрительную систему, а в супрахиазмальные ядра гипоталамуса.
Наличие этих ядер необходимо и достаточно, чтобы биологические часы работали и управляли ритмом целого организма. Если хомячку удалить супрахиазмальные ядра и подсадить ему ядра донорского хомяка, у которого другой ритм жизни – например, суточная периодичность сна – он тут же начнёт спать один раз в сутки.
Биологические часы – это машина, зашитая в мозг на заре эволюции. Как атомные часы, она продолжает тикать во всех живых организмах, невзирая на социальные факторы и стресс. Но зато чувствительна к свету.
У большинства людей суточный ход биологических часов составляет не 24 часа, а 25. Мы подводим их каждое утро, когда раскрываем шторы. Солнечный свет падает на глаза и мгновенно перестраивает работу биологических часов. Электрический свет здесь малоэффективен. Именно поэтому важно вставать после восхода или, по крайней мере, с первыми лучами солнца, а не в темноте.
Источник
