Биологические ритмы, сон и его значение

Автор статьи
Калинов Юрий Дмитриевич
Время на чтение: 3 минуты

Стадии медленно сна

Первая стадия называется дремотой
.
Во время дремоты человеку свойственно
«домысливать» и «допереживать» те идеи,
которые были особенно актуальными для
него на протяжении дня. Мозг интуитивно
продолжает искать ответы на вопросы,
которые не были разрешены, появляются
полусонные мечтания, иногда человек видит
сноподобные образы, в которых реализуется
успешное решение его проблемы.

Электроэнцефалограмма на первой стадии
медленного сна показывает существенное
снижение, практически до минимальных
показателей, альфа-ритма, который является
основной характеристикой состояния бодрствования
человека.

На смену дремоте приходит сон медленной
глубины
. Эта стадия характеризуется
учащенным альфа-ритмом или ритмом «сонных
веретен». Отключение сознания начинает
чередоваться с порогами высокой слуховой
чувствительности. Примерно 2-5 раз в минуту
человек находится в состоянии, когда
его очень легко разбудить.

На третьей стадии медленного сна «сонных
веретен» становится значительно больше,
затем к участившемуся сну медленной глубины
добавляются дельта-колебания. По мере
возрастания амплитуды ритм колебаний
замедляется, и наступает четвертая стадия,
которую принято называть глубоким сном
(дельта-сном) фазы медленного сна. В стадии
дельта-сна человек начинает видеть сновидения,
сенсорная активность притупляется, и
разбудить спящего становится довольно
сложно.
Чтобы
восстановиться физически, человеку достаточно
порядка 3-4 часов медленного сна.
Примерно
через час-полтора после засыпания,
непосредственно за четвертой стадией
фазы медленного сна наступает фаза быстрого
сна.

Расширенное понятия сна и бодрствования.

Рассмотрим теперь, что представляют собойсон и бодрствованиепо отдельности. Бодрствование – состояние психики, характеризующееся достаточно высоким уровнем электрической активности мозга. Бодрствование свойственно человеку в момент, когда он активно взаимодействует с окружающим его миром. Бодрствование в зависимости от состояния организма бывает напряженным, нормальным и расслабленным.

Напряженное бодрствование характерно индивиду в моменты бурной активной деятельности. Нормальное бодрствование не связано с сильной мозговой активностью и проявляется при выполнении какой-либо монотонной, не требующей больших энергетических затрат, работы. Расслабленное бодрствование как правило наступает, когда организм готовится ко сну и длится до того момента пока человек не уснет.

Сон – это особенное свойство мозга, которое регулирует и восстанавливает весь наш организм. Мало кто знает, что сон нам необходим даже гораздо сильнее, чем еда. Это доказывают опыты, проводимые на собаках. Ученые доказали что собаки, которых лишили сна, умирают гораздо раньше собак, которых мучают голодом.Сон наступает сразу же. Нет постепенного перехода от бодрствования к сну.

Этот факт был доказан в экспериментах Уильяма Демента. Эксперименты показали, чтов начале сна не происходит постепенного угасания реакции, а сон наступает внезапно. В настоящее время ученые не могут с абсолютной уверенностью ответить для чего нам по правде нужен сон. Кто-то считает, что сон нам необходим, чтобы «мы не запинались ни об какие препятствия в темноте».

Другие утверждают, что сон появляется из-за циклической смены света в течение 24 часов. И когда наступает ночь, организм приспосабливается к такому изменению именно при помощи сна. Но ни эти ни многие другие теории ученых пока еще не нашли научного подтверждения.Можно сказать с уверенностью, что смена дня и ночи помогает намследитьи правильно чередовать сон и бодрствование.

В настоящее время человеком изобретено много «приспособлений», которые так же помогают придерживаться определенных суточных ритмов. Это и определенное время приема пищи и поход в гости вечером, а на работу утром, а так же применение самого популярного прибора на земле — часов. Вывод: сон и бодрствование два очень разных, но в тоже время не заменимых процесса без которых мы вряд ли смогли бы существовать.

История изучения сна

Материалы по истории изучения сна взяты из одной из работ Вейна А.М. «Сон тайны и парадоксы». Изучение проблемы сна имеет значительно длительную историю, но сведения по этому вопросу были впервые обобщены лишь в 1896г. М.М. Манасеиной. Первые клинико-морфологические исследования роли поражения отдельных областей мозга в происхождении патологической сонливости принадлежат французскому исследователю Гайе (1875) и австрийскому врачу Маутнеру (1890). Большой вклад в физиологию и патологию состояний бодрствования и сна внес К. Экономо, показавший в 1926г. на примере летаргического сна при эпидермическом энцефалите значение мезенцефально-гипоталамических структур в поддержании состояний бодрствования и сна. Позднее, в 30-40-х гг

20в., в экспериментах на животных было подтверждено важное значение структур мезенцефально-гипоталамического стыка в обеспечении бодрствования и преоптической зоны гипоталамуса — в генезе сна

Принципиально новым результатом исследований в области проблемы сна явились работы И.П. Павлова и его сотрудников. В соответствии со своим учением о высшей нервной деятельности И.П. Павлов рассматривал сон как разлитое корковое торможение, считая, что внутреннее торможение и сон по физико-химической основе представляют собой один и тот же процесс. В 1944г. швейцарский физиолог В. Гесс обнаружил, что электрическое раздражение зрительных бугров вызвало у экспериментальных животных «поведенческий сон», не отличающийся по внешним проявлениям от естественного сна.

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:  Ребёнок очень крепко спит ночью и невозможно его разбудить в туалет

Следующий этап развития представлений о механизме сна связан с анализом роли ретикулярной формации ствола в механизмах деятельности мозга. В исследованиях Дж. Моруцци и Х. Мегуна (1949), которые продолжили опыты бельгийского физиолога Бремена, было обнаружено важнейшее значение восходящих активирующих влияний ретикулярной формации ствола мозга и гипоталамуса на вышележащие отделы в поддержании бодрствования. Сон при этом рассматривался как следствие временной блокады активирующих восходящих влияний с одновременным «включением» таламокортикальных синхронизирующих процессов. Несколько позднее была доказана роль каудальных отделов мозгового ствола в возникновении сна. Эти исследования положили начало развитий представлений об активной природе сна, что затем было подтверждено в опытах на животных, а позднее на человеке.

В 1952г. американские физиологи Азеринский и Клейтмен открыли так называемую фазу быстрого сна, поначалу назвав ее парадоксальным сном. Они показали, что сон является сложным и неоднородным состоянием.

И первые годы после открытия быстрого сна ознаменовались всевозможными связанными открытиями. Были уточнены тонические, то есть существующие во время всего периода быстрого сна, и фазические, то есть кратковременные, проявления. Но самое замечательное в том, что быстрый сон оказался связанным со сновидениями. Это дало невообразимый толчок для развития науки о сне — сомнологии.

Сомнология (от лат. somnus и греч. льгпт — учение) — раздел медицины и нейробиологии, посвящённый исследованиям сна, расстройств сна, их лечению и влиянию на здоровье человека.

Различные ученые на поприще сомнологии открыли нам физиологию сна и многое из его психологии. Об этом мы подробно поговорим в следующей главе «Физиология и психология сна».

Система Сон — Бодрствование

Почему в одних случаях мы просыпаемся, а в других продолжаем спать? Ведущие исследователи психологии сна Дейл Эдгар и Уильям Демент предложили оппонентно-процессуальную модель сна и бодрствования. Согласно этой модели, в мозге осуществляются два оппонентных друг другу процесса, управляющих тенденцией засыпать или продолжать бодрствовать. Это побуждение к гомеостатическому сну и хронологически обусловленный процесс просыпания.

Побуждение к гомеостатическому сну — это психологический процесс, направленный на получение организмом количества сна, необходимого для стабильного тонуса во время бодрствования. Этот процесс активен в течение всей ночи, но он также функционирует и днем. В течение дня потребность в сне постоянно возрастает. Если мы спали слишком мало предыдущей ночью, тенденция к засыпанию в дневное время будет значительной.

Хронологически обусловленный процесс просыпания контролируется так называемыми биологическими часами, включающими две крохотные нейронные структуры, расположенные в центральной части мозга. Эти «часы» контролируют последовательность психологических и физиологических изменений, включая ритмы тонуса, называемые циркадными ритмами, поскольку они повторяются приблизительно каждые 24 часа (слово «циркадный» происходит от латинского слова circa, означающего «вокруг», и слова dies, означающего «день»). Биологические часы подвержены влиянию света: дневной свет сигнализирует им прекратить секрецию мелатонина, гормона, вызывающего сон.

Результатом взаимодействия обоих оппонентных процессов — побуждения к гомеостатическому сну и хронологически обусловленного процесса просыпания — является наш суточный цикл сна и бодрствования. Спим мы или бодрствуем в определенный момент времени, зависит от относительной интенсивности этих процессов. В дневное время хронологически обусловленный процесс просыпания, как правило, преобладает над побуждением ко сну, но вечером наш тонус понижается и желание спать оказывается сильнее. Поздним вечером активный режим биологических часов заканчивается и мы засыпаем.

Конечно, интересно кто же занимался изучением этих состояний, и как развивалась наука в данном направлении. Так что следующий параграф расскажет нам об основных этапах и открытиях в изучении сна и познакомит нас с именами ученых, которые занимались данной проблемой.

Самый сильный внешний сигнал, регулирующий ритмы сна и бодрствования циркадные ритмы это свет. Половина слепых людей, а также животные и люди, живущие в полной темноте, теряют способность регулировать циркадные ритмы соответственно 24-часовому дню.

В 1729 году французский астроном Жан-Жак де Меран сообщил о ежедневных движениях листьев у мимозы стыдливой даже в темноте. Декандоль в 1834 году определил, что это происходит каждые 22-23 часа (смотрите картинку слева).

Листья мимозы открываются навстречу солнцу днем, но закрываются в сумерках. Жан Жак поместил растение в постоянную темноту, а листья продолжали следовать своему нормальному суточному ритму.

В природе мимоза стыдливая встречается в Южной и Центральной Америках, можно найти и в Индии, Японии, Таиланде, Индонезии, Малайзии, Вьетнаме, Камбодже. Она растет в основном в тенистых лесах, под деревьями или кустарниками. Вырастить мимозу в домашних условиях не трудно, весной ее можно вынести на балкон или посадить в сад. Особенный интерес это растение вызывает у детей школьного возраста. Удивительное свойство реагировать на прикосновение, способность четко следовать природным биоритмам – это те особенности, которые помогают развивать пытливый ум и интерес к исследованию природы.

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:  Опух язычок в горле что делать, какие причины и как лечить

 Самый сильный внешний сигнал, регулирующий 24 фазу сна и бодрствования – свет. За этот механизм отвечают специальные клетки сетчатки глаза, которые напрямую посылают сигнал в супрахиазматическое ядро — центр контроля циркадных ритмов (см. картинку слева). Половина слепых людей имеют синдром не-24-часовой фазы сна. То есть их сутки длятся не 24 часа, а, например, 25 часов. То есть в этом случае они ложатся спать каждый день на 1 час позже и просыпаются на час позже. Сутки смещаются и через 24 дня опять начинаются в тоже время.

Слепые люди не видят света. И поэтому свет не может регулировать их ритмы сна и бодрствования. И их ритмами управляют уже температура тела, гормон мелатонин, уровень кортизола и др. Животные и люди, живя в полной темноте длительное время, в итоге также функционируют со свободным ритмом сна и бодрствования.

Но почему именно свет оказался самым сильным драйвером наших циклов сна и бодрствования — читаем дальше.

Ритуалы сна

Организация правильного ритма дня — лучшая подготовка к нормальному сну. Вряд ли правильно думать, что готовиться ко сну мы начинаем за 30-60 минут. Весь период бодрствования пролог ко сну.

И все же мы придаем особое значение вечерним часам. Тут следует подчеркнуть необходимость бережного отношения к накопленным в течение жизни привычкам. Одни хорошо спят после прогулки перед сном, а другим она мешает спать. Некоторые трудно засыпают на пустой желудок, а другие на полный. Одному помогает уснуть теплая ванна, другому она мешает. Этот перечень можно было бы продолжить. Конечно, полезнее не есть перед сном, совершить легкую прогулку и принять теплую ванну. Однако подчас учет индивидуальных привычек, сложившихся в течение жизни, важнее общих правильных рекомендаций.

Привычки становятся важным фактором, способствующим наступлению сна. Таким образом, поменьше общих рекомендаций, побольше учета индивидуальных привычек. У многих людей, например, выработалась привычка читать перед сном — привычка, вредная с точки зрения окулистов. И все же людям, привыкшим засыпать при чтении, не рекомендуется избавляться от нее. Существует точка зрения, согласно которой утомление мышц, двигающих глаз, вызывает сон, так как центры этих мышц лежат в отделах мозга, играющих важную роль в регуляции сна и бодрствования.

Некоторые люди не только не заснут на голодный желудок, но и ночью, проснувшись, засыпают вновь лишь после того, как что-нибудь съедят. Это довольно вредная привычка: переполненный желудок оказывает давление на грудную клетку, стимулирует активные движения в кишечнике. В то же время известно, что уровень сахара в крови колеблется и достигает минимального значения во вторую половину ночи. В этих случаях ночная еда фактор полезный, а импульсация из пустого желудка — причина пробуждения.

Дети плохо спят на пустой желудок. В Богемии существует поверье, что перед сном надо выпить воды, иначе душа ночью покинет тело и может заблудиться.

Есть люди, засыпающие только при определенном положении тела (например, на правом боку), другие всегда ориентируют положение своей кровати в соответствии с севером и югом. Чарльз Диккенс во всех гостиницах устанавливал свою кровать так, чтобы голова была обращена к северу в соответствии с представлениями о распространении электромагнитных волн с севера на юг. Многие ложатся, обращаясь лицом на юг, другие обязательно лицом к церкви. Уинстон Черчилль не мог спать на несвежих простынях. Ему ставили две кровати: проснувшись, он перебирался на свежую постель. В ряде стран принято детям под подушки класть для крепкого сна омелу, орешек на ветке шиповника. К такому приему прибег герой скандинавского эпоса Один для усыпления Брунгильды. Список ритуальных актов, совершаемых перед сном, можно было бы продолжить.

Необходимо ли вырабатывать подобные ритуалы в течение жизни? Конечно, нет. Но формируются они часто в детстве, когда регулировать их сознательно трудно. Дети, выполняющие ритуалы сна, засыпают быстрее. В зрелом возрасте ритуалы укореняются и играют положительную роль, ускоряя наступление сна. При нарушениях сна они могут играть полезную роль, и их следует использовать для ускорения возникновения сна. Нам удалось подметить, что у людей, жалующихся на нарушения сна, ритуалы подготовки ко сну выработаны хуже, чем у спящих хорошо.

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:  Как отучить ребенка от пеленания

Известную роль играет и организация места для сна. Куча листьев, шкура зверей, деревянный остов с переплетенными ремнями, витиеватые кровати Римской империи, кушетки, кровати XII века с высокими шатрами и куполами, железные кровати XVIII века, современные раскладушки, кресла-кровати, диваны-кровати — вот эволюция спального места. Самое лучшее из них — привычное, свое.

По-разному люди привыкли пользоваться и одеялами: одни засыпают, лишь тепло укрывшись, другие хорошо спят под легким одеялом. Были проведены специальные исследования подвижности в кровати с измерением температуры тела и постели. Установлено, чем больше разница температур, тем выше подвижность. Тем не менее одни любят ложиться в теплую постель, согретую грелками, а другие в «ледяную». И тут мы видим, что выработанное в течение жизни сильнее того, что кажется рациональным.

Сон и бодрствование

Механизмы, регулирующие режим бодрствования и режим сна, очень сложны. Можно сформулировать четыре группы таких механизмов, и каждая обладает собственной анатомией, физиологией, биохимией, историей развития и до некоторой степени является независимой от остальных, хотя все эти механизмы связаны и расположены в одной доле черепной коробки. Но, поскольку они относительно автономны, можно разбирать их как некие отдельные механизмы нашего целостного мозга.

Бодрствование и сон — значение для человека этих состояний психики велико. Бодрствование человека – самый главный из этих механизмов, что обеспечивает всю остальную деятельность мозга

Режим бодрствования часто обсуждают лишь вскользь, не уделяют ему достаточного внимания, хотя восприятие, внимание, память, эмоции, интегративные и другие системы психики – все они нормально работают, только если правильно функционирует механизм обеспечения бодрствования. Этот механизм бодрствования обеспечивается в мозге ретикулярной восходящей активирующей системой

Сегодня доказано – это не единая система, а наибольшее из всех скопление нейронов, расположенных на многих уровнях мозговой оси практически от продолговатого мозга до префронтальной коры и выделяют самые разные химические медиаторы, посылая их вниз, в спинной мозг, а также вверх, в головной мозг.

Вместо диффузной ретикулярной регулирующей системы, как предполагали исследователи в середине прошлого века, сейчас насчитывается уже с десяток скоплений кластеров нейронов. Здесь находятся источники норадреналина, ацетилхолина, серотонина, глутамата, дофамина, гистамина, некоторые из которых единственные в организме. Зачем такое большое количество восходящих систем, которые делают одно – деполяризуют нейроны таламо-кортикальной системы, смещая их потенциал от покоя к бодрствованию? Это загадка, которая продолжает мучить нейрофизиологов и сомнологов. Выдвигается предположение, что такое устройство обеспечивает надежность функционирования этой системы.

Также отметим, что состояние покоя очень условно, так как таламо-кортикальная система постоянно либо в состоянии тонической деполяризации, либо тонической гиперполяризации, нейроны никогда не находятся в покое, а всегда либо возбуждены, либо заторможены. Такая работа таламо-кортикальной системы характерна именно для человека и млекопитающих животных, тогда как у хладнокровных и птиц эти механизмы устроены иначе. Отсутствие внутренних механизмов активации в самой коре мозга создает определенные проблемы для его работы и массу неврологических проблем, с которыми работают врачи психиатры и неврологи.

Разрушение любой из подсистем чревато самыми серьезными последствиями, нарушениями сознания, даже способно вызвать кому. В норме же выключение систем происходит организованно как переход от бодрствования ко сну с нормальным обратным возвращением. Периодическое отключение этих систем является необходимым фактором для нормального восстановления работы мозга, но в чем именно это восстановление заключается – вопрос, который и сейчас волнует сомнологов и психофизиологов. Эта сложная система отражает сложность нашего бодрого состояния – сознания, мышления, поведения.

Механизм медленного сна как перехода от бодрствования ко сну и отключения механизмов восходящей активации намного проще, чем механизм бодрствования. В мозге найден только один так называемый центр сна и близкое к нему скопление нейронов, имеющих в отличие от остальных тормозящих нейронов очень длинные нервные отростки аксоны, которые иннервируют все активирующие восходящие системы и благодаря проекциям в коре тормозят ее активность напрямую. Этот тормозящий блок ответственен за удержание мозга в режиме сна, тогда как за сам переход от бодрствования ко сну ответственен другой блок – часть серотониновых клеток, находящихся в крыльях этой системы и являющихся первичным звеном, запускающим наступление сна.

Нормальное, качественное функционирование этой системы обеспечивает то, что человек, войдя в фазу сна, находится там, а не постоянно просыпается, переключаясь между сном и бодрствованием, эта дробность сна являлась бы патологической, специфической бессонницей. В норме спящий проходит стадии сна цикл за циклом, не просыпаясь, столько, сколько ему это нужно, пока не выспится и не проснется спонтанно, чувствуя себя отдохнувшим и свежим.

Рейтинг автора
Автор статьи
Калинов Юрий Дмитриевич
Невролог, сомнолог, врач высшей категории
Написано статей
1024
Adblock
detector