Чем отличается глубокий сон от легкого. Значение и особенности глубокого сна. Фазы сна: их признаки, состав и значение

Содержимое статьи

Третья часть человеческой жизни проходит во сне. Это сложный и нужный для здоровья процесс. Лишение ночного отдыха всего на 3 дня способно привести к нарушениям многих функций – потере аппетита, апатии. Ночью восстанавливаются физические силы, укрепляется иммунитет, меняется активность мозга, учитывается дневная информация. Для выполнения всех этих функций за ночь человек проходит фазы быстрого и медленного сна.

Физиология сна

В течение ночи не один раз чередуются фазы медленного и быстрого сна. Сначала идёт медленная, затем наступает быстрая. У каждой свои цели. Во время медленной организм отдыхает. При наступлении быстрой фазы тело готовится просыпаться, сердце начинает активно работать, артериальное давление увеличивается, снятся яркие сны.

Фазы медленного и быстрого сна заключаются в единый цикл. Он продолжается от полутора до двух часов. За всю ночь по физиологическим нормам должно произойти от 4 до 6 циклов, тогда человек проснётся с ощущением, что он выспался, отдохнул, набрался сил.

У каждого следующего цикла длительность медленной фазы меньше, а быстрой – больше. Чтобы полноценное восстановление всех систем прошло хорошо надо закончить прохождение циклов до 4 часов утра (для этого нужно ложиться спать примерно в 22 часа предыдущего дня). После этого человек будет продолжать спать, но уже без медленной фазы, ведь восстановительные процессы уже прошли. Лучше просыпаться после быстрой фазы, так как активизируются все системы, они готовы начинать работу.

Хотя во время медленной стадии уменьшается скорость многих физиологических процессов, но при этом ускоряется синтезирование белка, производятся гормоны. Увеличивается потоотделение, усиливается кровоснабжение головного мозга, продолжается рост волос, ногтевых пластин. Во время медленной фазы активно происходит восстановление тканей, органов.

Быстрая фаза тоже необходима организму. Она позволяет человеку пережить эмоции тех событий, которые произошли в жизни. Это дает возможность личности с течением времени не изменяться, оставаться стабильной в эмоциональном плане, приспособиться к меняющемуся миру. Новорождённым детям быстрая фаза помогает быстрому развитию мозга, укрепляет его особыми импульсами. Длится это до двухлетнего возраста, затем идёт формирование личности.

Понять, что такое медленный и быстрый сон помогают многочисленные обследования, среди которых наиболее распространены – томография, электроэнцефалография, исследования ультразвуком, иные современные методики изучения.

Чередование стадий

Во время медленного и быстрого сна выполняются разные функции. На протяжении целого цикла проходит пять стадий со своими физиологическими особенностями:

1 стадия – занимает 4-5% времени, лёгкий сон, замедляется процесс основных действий в организме, снижается артериальное давление;
2 стадия – 45-55%, происходит понижение температуры тела, замедление дыхания, снижение сердцебиения;
3 стадия – от 4 до 6 % времени, начало глубокого, крепкого сна;
4 стадия – 12 – 15%, наблюдается ритмичное, неторопливое дыхание;
5 стадия – 20 – 25% времени, человеку снятся спокойные сны, мозг расслабляется, сердцебиение учащается.

На засыпание уходит от 15 до 40 минут. Если для этого требуется 1 час, то это признак бессонницы, а значит необходимо принимать меры для её устранения. Первый цикл, то есть чередование медленного и быстрого сна, занимает 1 час, затем снова идёт медленная фаза другого цикла. Каждый раз сон будет глубже. В соотношении быстрого и медленного сна за последней остаётся до 80% всего ночного времени.

После прохождения всех циклов наступает пробуждение. На него обычно тратится до 3 минут. За это время подключается сознание.

Чередование стадий не меняется у здорового человека. Нарушить последовательность способны следующие факторы:

эмоциональная неустойчивость;
возрастные изменения;
продолжительные стрессы, депрессивные состояния;
психические нарушения;
длительные хронические заболевания;
травмы.

Эти нарушения требуют лечения, так как они способны привести к осложнениям. Дефицит ночного отдыха или определённых стадий приводит к появлению серьёзных заболеваний.

Основные различия фаз медленного и быстрого сна

При сравнении трудно ответить, какой сон лучше – быстрый или медленный. Каждая фаза выполняет свою функцию, поэтому нужна организму. Сравнение представлено в таблице, где медленный и быстрый сон разбираются по отдельным параметрам.

Характеристики сна	Медленный	Быстрый
Вегетативная система	Идёт быстрый, усиленный синтез гормонов, которые производит гипофиз головного мозга. Активный рост ногтей, ресниц, волос, костей.	Учащается сердцебиение, становится глубже и активнее дыхание, быстрее движение зрачков.
Сновидения	Редко снятся сны. Но если это происходит, то сновидения отличаются спокойным содержанием без темпераментных поворотов.	Сны с яркими сюжетными линиями, бурными переживаниями, сильными эмоциями и цветовыми эффектами.
Тонкости дыхания	Бывает редкое, поверхностное, глубокое, может отсутствовать ритмичность, которая встречается в дельта – стадии.	Неравномерное, бывает с задержкой, частое. Так проявляется реакция на сновидения.
Пробуждение	Проснувшись, человек ощущает усталость, подавленность. Процесс посыпания окажется тяжёлым. Это результат незавершённости процессов в медленной фазе сна.	Просыпается легко, самостоятельно. Чувствуется свежесть, бодрость, энергия.
Температура мозга	Понижается.	Повышена из-за притока плазмы и усиленных обменных процессов.
Движение глаз	Плавные, неторопливые, длятся до конца этой фазы.	Наблюдается движение непрерывное, хаотичное.

Стадии быстрого и медленного сна различаются между собой, но находятся во взаимной зависимости и гармонии. По своей значимости они одинаковые, принимают участие в едином действии отдыха и восстановления.

Основные стадии медленного сна

При засыпании человек оказывается погружённым в медленную фазу. Она получила такое название из-за неторопливого движения зрачков на этом этапе. В этой фазе успокаиваются все естественные процессы в теле. Уменьшается артериальное давление, мозг начинает отдыхать, расслабляется, сердцебиение становится более редким.

Цикл ночного отдыха состоит из четырёх стадий медленного сна и двух стадий быстрого. С наступлением ночи преимущество у медленного сна, к концу отдыха увеличивается доля быстрого.

Бодрствование — Медленный сон (1 и 2 стадии) — Дельта-сон (3 и 4 стадии) — Быстрый сон

В медленном сне присутствуют стадии дремоты, затем идёт «сонные веретёна», потом следует дельта-сон. Настоящий крепкий сон будет наблюдаться на этапе глубокого дельта-сна. Эти стадии отличаются друг от друга по физиологическим параметрам, действиям, происходящим в организме.

При засыпании изменяются физиологические категории. Уменьшается биение сердца, понижается артериальное давление, кровь движется медленнее по сосудам. При достижении последней стадии сердцебиение становится чаще, давление начинает расти. При этом организм готовится переходить к следующей быстрой фазе. В стадии медленного сна в памяти прокручиваются события прошедшего дня, поэтому возможен особый ритм дыхания, подёргивания конечностей.

В течение глубокого сна идёт восстановление повреждённых клеток, поэтому так важна эта стадия для сохранения молодости и оздоровления.

Для взрослого норма медленного сна –118 минут за ночь.

В трудных ситуациях организм самостоятельно продляет эту стадию. Так человек, который придерживается строгой диеты, будет испытывает слабость, начинает много спать. Это организм для своего восстановления требует больше времени. Такое происходит при болезнях щитовидной железы, у профессиональных атлетов, лиц, занятых тяжёлым физическим трудом.

Норма глубокого сна у взрослых людей не должна нарушаться. При недосыпании компенсировать дефицит медленной стадии сна удастся с трудом. Нехватка будет постоянно накапливаться, и отрицательно сказываться на самочувствии и работоспособности. При продолжительном сбое в графике сна, например, при ночном графике работы, начинаются нарушения в эндокринной системе. Гормон роста прекращает вырабатываться, значит, у человека увеличивается жировая прослойка на животе. Перестают стабильно обновляться ткани, развиваются новые патологии, обостряются хронические болезни.

Дремота

Первая стадия медленной фазы, действует до 10 минут. При этом отмечаются медленные движения зрачками под закрытыми веками. Организм находится в мягком, сонном состоянии, при котором снижаются физиологические показатели пульса, дыхания, давления. Но человека ещё просто разбудить. Мозг пока не отдыхает, а активно трудится. В этом состоянии можно найти ответы на неразрешимые задачи. Стоит только вспомнить про них. Утром не получится восстановить цепочку решений, но вывод останется в памяти. Если постоянно будить человека на стадии медленной фазы, то он постепенно станет раздражительным, нервозным.

Глубокий сон - это полноценный ночной отдых. От его качества зависит работоспособность человека, эмоциональное и физическое состояние. Норма глубокого сна взрослого составляет от девяноста до ста двадцати минут, с учетом нескольких ночных циклов. Продолжительность здорового сна человека составляет восемь-девять часов в сутки. Он состоит из четырех полноценных периодов: дремоты, неглубокого, медленного и глубокого сна. Дремота характеризуется как поверхностное состояние, продолжающееся пять минут. На этом этапе температура тела становится ниже, пульс и обмен веществ замедляются, дыхание становится тихим. Во время засыпания отключается сознание, но сохраняется реакция на внешние раздражители.

Режим глубокого сна помогает организму справиться с напряжением и недугами. Он способствует укреплению иммунной системы. Погружение в глубокий сон длится в течение часа, после чего наступает быстрая фаза.

Полноценный ночной цикл здорового человека состоит из медленной и быстрой фазы, и занимает всего около ста двадцати минут. За ночь сменяются примерно четыре цикла, длительность которых зависит от индивидуальных особенностей. Начинается первый цикл глубоким сном. По времени он длится долго, но постепенно его продолжительность уменьшается.

Сколько должен длиться глубокий сон у взрослого человека? Нормальным циклом считается тот, который состоит из медленной и быстрой фазы, с учетом индивидуальных биоритмов. Медленная фаза состоит из состояния дремоты, засыпания, глубокого и дельта-сна. Во время самого длинного цикла тело человека полностью расслабляется, затухают функции, через мозг проходят слабые импульсы. Именно в этот период организм восстанавливает силы, заряжается энергией.

Каковы этапы медленной фазы? В чем их особенность?

Дремота. Человек начинает засыпать, но мозг продолжает активную деятельность и создает сновидения, переплетенные с реальностью. Особенность в том, что именно в состоянии дремоты находятся ответы на, казалось бы, неразрешимые проблемы.
Засыпание. Продолжается медленная фаза. Сознание постепенно отключается, но мозг продолжает реагировать. На этом этапе человека легко разбудить даже небольшим шумом.
Глубокий. В организме начинаются изменения, замедляются все процессы, функции, идет полное расслабление организма.
Дельта. Человека сложно разбудить, так как тело абсолютно расслаблено, его температура понижается, замедляется частота дыхания и кровообращение.

Какова длительность медленного сна? Этот этап самый продолжительный по времени и зависит от особенностей организма. От его качества зависит физическая выносливость и умственная деятельность. Если человек не высыпается, он будет чувствовать себя разбитым. Бессонница и вовсе выматывает организм, приводя к болезням. Сколько часов составляет всего норма сна взрослого человека? Необходимо спать не менее восьми часов в сутки. Продолжительность сна зависит от многих факторов: возраста, здоровья, условий труда, биоритмов.

Как увеличить ночной отдых? Это неотъемлемая часть жизни человека. У здорового человека он длится восемь часов, но все зависит от биоритмов. Например, пожилым людям, чтобы выспаться, требуется меньше времени, а растущему организму - вдвое больше, чем взрослому. Некоторым нужно для полноценного отдыха девять часов, другим достаточно шести. Все индивидуально. Главное - это чувствовать бодрость в течение дня и быть в отличном настроении.

Медленный сон состоит из четырех фаз: дремоты, засыпания, глубокого и дельта. Особенность в том, что разбудить спящего человека в последние два цикла очень трудно.

Именно в это время снятся сны, в том числе кошмары. Нормальное состояние - это когда четыре стадии одного цикла занимают восемьдесят процентов от всего сна.

У глубокого и медленного сна есть свои особенности:

в медленной фазе организм физически оздоравливается, восстанавливаются силы, происходит регенерация тканей, клеток;
люди, которые спят по семь-восемь часов в сутки, быстрее восстанавливают интеллектуальные ресурсы, их дневная деятельность намного эффективнее;
увеличение продолжительности сна способствует укреплению иммунной системы, а его уменьшение - снижению защитных функций организма;
если медленная фаза длится малое количество часов, старение организма заметно ускоряется;
если глубокая фаза длился мало, появляются такие признаки как ухудшение памяти, невозможность концентрации на предмете разговора или проблеме, снижение работоспособности;
медленная фаза, в отличие от быстрой, не обладает компенсаторными свойствами, ее невозможно «доспать» в следующую ночь.

Таким образом от количества часов медленной фазы зависит здоровье человека. Если хотите наладить ночной отдых, нужно всего лишь приучить организм засыпать примерно в одно и то же время. Глубокая фаза занимает от 12 до 15% цикла, характеризуется ритмичным, спокойным дыханием и полным расслаблением тела. Завершает цикл стадия сновидений, во время которой учащается пульс и дыхание.

Сколько времени нужно для полноценного сна? В этом вопросе все индивидуально. Кому-то для нормального здорового отдыха требуется всего пять часов, другим, чтобы выспаться потребуется десять. В среднем, для большинства людей восстановительный ночной период длится от семи до восьми часов. Что такое быстрый сон? Этот период составляет от десяти до двадцати процентов, остальные восемьдесят занимает медленная фаза.

Чем больше часов человек спит во время фазы дельта, тем лучше он будет чувствовать себя в течение дня. Увеличивает продолжительность глубокого цикла правильно выстроенный режим отдыха и его соблюдение. Для того чтобы удвоить время глубокого сна, сомнологи рекомендуют придерживаться некоторых советов.

Нормальное состояние организма гарантирует грамотно выстроенный режим засыпания и пробуждения. Если самостоятельно отрегулировать продолжительность отдыха ночью, утром просыпаться будет гораздо легче.
Есть тяжелую пищу, перед тем как ложитесь спать, врачи-сомнологи не советуют. Курение, энергетические напитки, кофеин - все это негативно влияет на сон. Хорошим перекусом станет стакан кефира или молока, а также яблоко или любой другой фрукт.
Глубокая фаза будет длиться дольше, если примерно за четыре часа до отдыха дать организму адекватную физическую нагрузку.
Прогулки на свежем воздухе, активный образ жизни, интенсивные физические упражнения в течение дня способствуют быстрому засыпанию и крепкому спокойному сну. Улучшат отдых легкая музыка, ароматерапия. Специалисты утверждают, что на качество глубокого сна положительно влияет пение сверчка.
Перед сном важно хорошо проветрить помещение. Посторонние запахи, яркий свет, а также шум не способствуют засыпанию и продолжительности отдыха.

Если следовать этим рекомендациям, можно забыть, что такое бессонница и значительно увеличить длину медленной фазы. Ее особенность в том, что именно в этот период человек восстанавливает свои физические возможности. Быстрая фаза помогает наладить работу умственных процессов. Здоровый, отлаженный сон повышает иммунитет, нормализует давление, снижает риск заболеваний сердца и сосудов, а также психических нарушений.

Характеристика глубокого сна

Во время ночного отдыха друг друга чередуют медленноволновые и быстроволновые периоды. Цикл образуют один период медленного и быстрого сна. Всего за ночь сменяются от четырех до шести циклов, которые длятся по полтора часа. Для ребенка и взрослого человека норма, если глубокий период составляет тридцать процентов.

Если спящего резко разбудить в фазе глубокого сна, в течение дня он будет чувствовать себя уставшим и разбитым. У людей с артериальной гипертензией могут наблюдаться скачки давления.

Особенность в том, что если человек хорошо выспится, то проснется утром самостоятельно даже от небольшого шума, а утренний подъем будет легким. В период глубокого сна теряется связь с реальностью, организм полностью расслабляется, что дает ему возможность восстановиться.

Во время такого отдыха с организмом происходят некоторые изменения:

мышцы полностью расслабляются, замедляется обмен веществ;
ночью наиболее активен парасимпатический отдел ЦНС, поэтому пульс становится реже, артериальное давление падает, мозг практически не реагирует на внешние раздражители;
желудочно-кишечный тракт замедляет свою деятельность, поэтому иногда по пробуждению можно почувствовать легкую тошноту;
клетки организма ночью восстанавливаются, так как активно вырабатывается гормон роста;
организм затрачивает намного меньше энергии, чем днем;
укрепляется иммунитет;
если спать дольше обычного, увеличиваются физические возможности.

Фаза быстрого сна - полная противоположность глубокого. Организм потребляет большое количество кислорода, глюкозы, дыхание учащается, пульс повышается. Женщины и мужчины иногда чувствуют возбуждение, происходит эрекция. Врачи советуют спать в сутки не менее семи часов. Для детей, беременных женщин и больных различными заболеваниями эта норма выше.

Насколько опасно отсутствие полноценного сна? Практически каждый человек хотя бы один раз сталкивался с бессонницей. Когда пытаешься уснуть, но не получается, это вызывает раздражение, организм теряет больше сил, чем днем. Единичные случаи бессонницы не наносят вреда здоровью, если она становится систематической - возникают проблемы. На этот случай выписывают сонные натуральные таблетки или снотворные, в зависимости от продолжительности бессонницы.

Нарушения сна - широкое понятие, которое включает в себя проблемы засыпания, изменения процесса ночного отдыха и плохое самочувствие после пробуждения. Все они являются временными обратимыми расстройствами, но проявляются одинаково. Человек чувствует утомление, вялость, апатию, снижается настроение, отсутствует мотивация к работе.

Главными причинами нарушения становятся проблемы психоэмоционального характера и соматические заболевания.

Длительную бессонницу провоцирует хронический стресс, перенапряжение, травмирующие факторы. Иногда она становится причиной и следствием депрессивного состояния, а также иных психических расстройств.
Болезни сердца, сосудов, ЦНС, злокачественные новообразования играют не последнюю роль в нарушениях глубокого сна. Болевые ощущения, навязчивые мысли о болезни, травмы, остеохондроз, частые позывы к мочеиспусканию становятся основаниями для бессонницы.
Тяжелые физические нагрузки, незавершенные дела и вопросы.
Отравления, проблемы с желудочно-кишечным трактом.
Высокая температура тела.

Если нарушился сон, должно быть произошли какие-то изменения в эмоциональной сфере человека. Доказано, что труднее всего уснуть людям с психологическими проблемами, высоким уровнем тревожности и депрессией.

Лечение бессонницы назначают после того, как будет найдена причина этого состояния. Для профилактики подобных нарушений рекомендуют чаще гулять на свежем воздухе, включить в рацион овощи и фрукты. Народные средства, ароматерапия - все это помогает в борьбе с недугом.

Норма сна для взрослого человека составляет 7-8 часов. Однако каждый организм индивидуальный, потому и время отдыха рассчитывается по-разному. Некоторым хватает 4-6 часов для полного восстановления своих жизненных сил, а для других оптимальным будет 9-10-часовой сон. Независимо от того, какой режим соблюдает конкретный человек, у него есть фаза поверхностного и глубокого сна.

Смена фаз

Когда начинается наше ночное путешествие в царство Морфея, происходит погружение в глубокий сон. Он длится приблизительно 60 минут, далее следует фаза быстрого сна. Полный цикл, начиная с медленной фазы и заканчивая быстрой, у взрослого человека занимает приблизительно 90-120 минут.

За ночь проходит от 4 до 6 циклов, в зависимости от биоритмов людей. В первом цикле глубокий сон длится дольше всего, далее его продолжительность уменьшается. Чем ближе к пробуждению, тем больше времени мы проводим в парадоксальном сне, во время которого мозг активно обрабатывает и сортирует всю информацию, полученную нами за день. В последнем цикле он может занимать целый час.

Этапы медленной фазы

Медленный сон еще называют ортодоксальным или глубоким. Именно в него нам нужно погрузиться в самом начале отдыха, чтобы полноценно восстановить свои жизненно важные функции. Эта фаза, в отличие от быстрой, делится на основные этапы:

Дремота - в это время мы только начинаем засыпать, наш мозг еще активно работает, потому мы видим сновидения, они могут переплетаться с реальностью, часто именно на этом этапе человек может найти ответы на вопросы, которые остались неразрешенными днем.
Засыпание - этап, на котором наше сознание начинает отключаться, но мозг еще чутко реагирует на внешние раздражители, очень важно, чтобы в это время человека ничто не потревожило, его легко будит даже малейший шум.
Глубокий сон - время, когда в нашем организме плавно затухают все функции, тело расслабляется, но слабые электрические импульсы еще проходят через мозг.
Дельта-сон - этап самого глубокого сна, когда мы больше всего расслаблены, в это время мозг перестает реагировать на внешние раздражители, температура тела становится самой низкой, кровообращение и частота дыхания снижается.

Значение медленного сна

Ученые всерьез заинтересовались изучением сна в 70-х годах прошлого века. В ходе разных экспериментов на добровольцах было выявлено, что в зависимости от продолжительности медленного сна, у людей меняются умственные и физические показатели.

Испытание проходило в Стэндфордском университете и в нем были задействованы студенты, занимающиеся футболом. Если ортодоксальный сон длился дольше, чем обычно, то повышалась выносливость и продуктивность у спортсменов.

Также известно, что атлеты спят не по 7-8, а по 11-12 часов в сутки.

С чем же связано такое количество сна? Все дело в том, что именно на медленную фазу приходится процесс восстановления всех клеток организма. В эпифизе в это время вырабатывается гормон роста, который запускает катаболизм. Это значит, что белковые соединения не расщепляются, как при анаболизме днем, а наоборот, синтезируются из аминокислот. Во время засыпания и при погружении в дельта-сон ткани и органы самовосстанавливаются.

Также ученые выяснили, что если сон глубокий и имеет нужную продолжительность, иммунная система работает намного лучше. Если не отдыхать нормально ночью, то защитные функции организма снизятся, и мы станем подверженными инфекционным и воспалительным заболеваниям.

От того, насколько хорошо мы спим, зависит и молодость - если медленная фаза будет длиться не столько часов, сколько нужно, процесс старения будет проходить в ускоренном темпе.

Влияние глубокого сна на интеллект

Ученым удалось доказать, что медленный сон влияет не только на физическую выносливость, но и на умственные способности человека. В ходе эксперимента испытуемым перед сном давали списки самых разных слов, совершенно не связанных между собой, и просили их запомнить. Оказалось, что у людей, спавших большее количество времени в дельта-этапе, показатели были лучше - они смогли запомнить больше слов, чем те, у кого глубокий сон был короче.

Исследования также доказали, что искусственное лишение человека фазы глубокого сна равноценно бессонной ночи. Если быстрая фаза имеет свойство компенсироваться в последующие ночи, то медленную «доспать» невозможно.

Такие симптомы, как ухудшение концентрации, потеря памяти, снижение трудоспособности и другие признаки бессонницы наблюдаются и в том случае, если человек не проводит в ортодоксальной фазе столько времени, сколько ему нужно.

Независимо от того, сколько часов спит человек, медленная фаза всегда «открывает» его отдых. Она очень отличается от быстрого сна и имеет свои особенности. К примеру, учеными было доказано, что при определенных условиях дельта-сон может длиться дольше, чем обычно. Так происходит, если человек стремительно теряет вес, у него наблюдается гиперфункция щитовидной железы (тиреотоксикоз), или накануне он потратил много сил на физическую работу.

Любопытным фактом является то, что именно в глубоком сне начинают выражаться такие расстройства, как лунатизм, энурез, сноговорение; человек видит кошмарные сновидения.

Если в это время разбудить спящего, он ничего не вспомнит о своих снах или действиях, будет дезориентирован во времени и пространстве. Такое состояние связано с замедлением всех процессов в организме, которое происходит во время дельта-сна.

Подведем итоги

Каждому человеку нужно спать столько времени, сколько требуется для полного восстановления организма.

Глубокий сон имеет много полезных функций, он просто необходим для нормальной физической и интеллектуальной деятельности.

Тем, кто хочет увеличить его продолжительность, следует днем заниматься спортом, а вечером решать логические задачки, разгадывать кроссворды или тренировать мозг каким-либо другим методом. Умеренная активность в течение всего периода бодрствования поможет быстро уснуть и качественно отдохнуть ночью.

Быстрый сон (REM-сон) представляет собой уникальную фазу сна млекопитающих, характеризующуюся случайным движением глаз, низким мышечным тонусом по всему телу и способностью спящего видеть сны. Данная фаза также известна как парадоксальный сон (PS) и в некоторых случаях как десинхронизированный сон по причине физиологического сходства с состоянием бодрствования, включающего быстрые, низковольтные и десинхронизированные мозговые волны. Электрическая и химическая активность, регулирующая данную фазу, происходит из ствола головного мозга и характеризуется более заметным избытком нейротрансмиттера ацетилхолина в сочетании с практически полным отсутствием моноаминовых нейротрансмиттеров гистамина, серотонина и норэпинефрина. Быстрый сон физиологически отличается от других фаз сна, которые в целом носят название глубокий сон (NREMS, синхронизированный сон). Быстрый и глубокий сон чередуются в течение одного цикла сна, который длится около 90 минут у взрослых людей. Так как циклы сна возобновляются, они сменяются в направлении более высокой доли быстрого сна. Переход к быстрому сну связан с заметными физическими изменениями, начиная с электрических импульсов, называемых понто-геникуло-окципитальными волнами, которые происходят из ствола головного мозга. У организмов в фазе быстрого сна приостанавливается центральный гомеостаз, допуская большие колебания в дыхании, терморегуляции и циркуляции, которые не наблюдаются во всех других фазах сна или пробуждения. Тело резко теряет мышечный тонус, вступая в состояние, известное как атония быстрого сна. Быстрые движения глаз и их связь со сновидениями были установлены Натаниелем Клейтманом и его студентом Евгением Азерински в 1953 г. и позднее описаны исследователями, включая Уильяма Демента и Мишеля Жуве. Множество экспериментов включало пробуждение субъектов, когда они начинали впадать в фазу быстрого сна, таким образом, испытывая состояние, известное как депривация быстрого сна. Субъектам позволялось спать в обычном порядке, допуская незначительное восстановление быстрого сна. Техники нейрохирургии, инъекции химических веществ, электроэнцефалография, позитронно-эмиссионная томография и, разумеется, отчеты спящих после пробуждения использовались для изучения этой фазы сна.

Физиология

Электрическая активность головного мозга

Быстрый сон называется «парадоксальным» в связи с его сходством с пробуждением. Хотя тело парализовано, головной мозг действует в некоторой степени как в состоянии бодрствования. Электроэнцефалография во время быстрого сна обычно показывает быстрые, десинхронизированные, низкоамплитудные «мозговые волны» (нейронные колебания), которые отличаются от медленных δ (дельта) волн глубокого сна, но имеют сходства с паттернами, наблюдаемыми во время бодрствования. Важной составляющей этих волн является θ (фета) ритм в гиппокампе. Кора демонстрирует 40–60 Гц гамма-волны, как при пробуждении. Кортикальные и таламические нейроны в мозге при бодрствовании или в фазе парадоксального сна более деполяризованы, т.е. могут «возбуждаться» более быстро, чем в мозге в фазе глубокого сна. Правое и левое полушария мозга более согласованы в стадии быстрого сна, особенно во время осознанных сновидений. Быстрый сон перемежается PGO (понто-геникуло-окципитальными) волнами, импульсами электрической активности, происходящими из ствола головного мозга. Эти волны наблюдаются в кластерах примерно каждые 6 секунд в течение 1–2 минут во время перехода от глубокого сна к парадоксальному. Они демонстрируют максимальную амплитуду после смещения в зрительную кору и вызывают «быстрые движения глаз» в парадоксальной фазе сна. Энергия головного мозга, использующаяся в фазе быстрого сна, как определено обменом кислорода и глюкозы, равна или превышает количество энергии, используемое при пробуждении. Скорость в глубоком сне на 11–40% ниже.

Химические вещества головного мозга

По сравнению с медленноволновым сном, и бодрствование, и фаза парадоксального сна включают повышенное использование нейротрансмиттера ацетилхолина, который может вызывать более быстрые мозговые волны. Моноаминовые нейротрансмиттеры норэпинефрин, серотонин и гистамин полностью недоступны. Инъекции ингибиторов ацетилхолинэстеразы, которые эффективно повышают доступность ацетилхолина, вызывают парадоксальный сон у людей и других животных даже в фазе медленноволнового сна. Карбахол, который подражает действию ацетилхолина на нейроны, обладает аналогичным влиянием. У пробуждающихся людей те же инъекции вызывают парадоксальный сон, только если моноаминовые нейротрансмиттеры уже израсходованы. Два других нейротрансмиттера, орексин и гамма-аминобутановая кислота (GABA), способствуют бодрствованию, ослабляют глубокий сон и ингибируют парадоксальный сон. В отличие от резких переходов электрических паттернов, химические изменения в головном мозге демонстрируют непрерывные периодические колебания.

Роль ствола головного мозга

Нейронная активность во время быстрого сна наблюдается в стволе головного мозга, в особенности в понтинной покрышке и голубом пятне. Согласно гипотезе активации-синтеза, предложенной Робертом МакКарли и Алланом Гобсоном в 1975–1977 гг., контроль на протяжении фазы быстрого сна включает пути «REM-включающих» и «REM-выключающих» нейронов в стволе головного мозга. REM-включающие нейроны преимущественно холинергические (т.е. включает ацетилхолин); REM-выключающие нейроны активируют серотонин и норадреналин, которые, помимо других функций, подавляют REM-включающие нейроны. МакКарли и Гобсон свидетельствуют, что REM-включающие нейроны фактически стимулируют REM-выключающие нейроны, таким образом, обеспечивая механизм циклического повторения быстрого и глубокого сна. Они использовали уравнения Лотка-Вольтерра для описания данной циклической обратной зависимости. Каюза Сакаи и Мишель Жуве выдвинули аналогичную модель в 1981 г. В то время как ацетилхолин проявляется в коре в равной степени во время бодрствования и фазы быстрого сна, он наблюдается в более высоких концентрациях в стволе головного мозга во время фазы быстрого сна. Выведение орексина и GABA могут привести к отсутствию других возбудительных нейротрансмиттеров. Исследование в 1990-х, использовавшее позитронно-эмиссионную томографию, подтвердило роль ствола головного мозга. Оно также свидетельствует, что, в пределах переднего мозга, лимбическая и паралимбическая системы, обычно связанные с эмоциями, в большей степени демонстрируют активацию, чем другие области. Области мозга, активированные во время быстрого сна, практически противоположны тем, которые активируются во время глубокого сна.

Движения глаз

Большая часть движений глаз при “быстром” сне фактически менее быстрая, чем обычно наблюдается у бодрствующих людей. Они также короче по продолжительности и более вероятно возвращаются к исходной точке. Около семи таких возвращений наблюдается в течение одной минуты быстрого сна. В то время как в медленноволновом сне глаза могут расходиться, глаза у спящего в фазе парадоксальной фазе сна двигаются совместно. Эти движения глаз следуют за понто-геникуло-окципитальными волнами, происходящими из ствола головного мозга. Движения глаз сами по себе могут иметь отношение к зрительному чувству, испытываемому во сне, но непосредственная связь должна быть точно установлена. Наблюдалось, что у слепых от рождения людей, которые обычно не имеют зрительных образов в сновидениях, во время быстрого сна глаза все же двигаются.

Циркуляция, дыхание и терморегуляция

В общих словах, организм приостанавливает гомеостаз во время фазы парадоксального сна. Частота сердечных сокращений, сердечное давление, минутный сердечный выброс, артериальное давление и частота дыхания быстро становятся нерегулярными, когда организм вступает в фазу быстрого сна. В целом, дыхательные рефлексы, такие как реакция на гипоксию, ослаблены. В общем, головной мозг в меньшей степени контролирует дыхание; электрическое стимулирование связанных с дыханием регионов мозга не оказывает влияния на легкие, как во время глубокого сна или при бодрствовании. Колебания частоты сердечных сокращений и артериального давления стремятся совпадать с PGO-волнами и быстрыми движениями глаз, подергиваниями или внезапными изменениями дыхания. Эрекция пениса (ночная эрекция или NPT) обычно сопутствует фазе быстрого сна у крыс и людей. Если мужчина страдает эректильной дисфункцией (ED) во время бодрствования, но демонстрирует эпизоды ночной эрекции во время фазы быстрого сна, это свидетельствует, что эректильная дисфункция имеет скорее психологическую причину, чем физиологическую. У женщин эрекция клитора (ночная клиторальная эрекция или NCT) вызывает сопутствующее увеличение вагинального кровотока и транссудации (т.е. выделения смазки). На протяжении нормальных ночей сна пенис и клитор могут находиться в состоянии эрекции от одного часа до трех часов и половины продолжительности фазы быстрого сна. Температура тела недостаточно регулируется во время быстрого сна и, таким образом, организмы становятся более чувствительными к температурам за пределами их термонейтральной зоны. Кошки и другие мелкие покрытые мехом млекопитающие вибрируют и дышат быстрее для регулирования температуры во время глубокого сна, но не быстрого сна. За счет потери мышечного тонуса животные теряют способность регулировать температуру за счет движения тела. (Тем не менее, даже кошки с понтинными повреждениями, препятствующими мышечной атонии во время быстрого сна, не регулируют температуру посредством вибрирования.) Нейроны, которые обычно активируются в ответ на холодные температуры-запускающиеся для нейронной терморегуляции-не активируются во время фазы быстрого сна, так как делают это во время глубокого сна и бодрствования. Следовательно, горячие или холодные температуры окружающей среды могут снижать долю быстрого сна, а также общее количество сна. Другими словами, если организм находится в конце фазы глубокого сна, и показатели температуры выходят за пределы определенного диапазона, он не вступит в фазу быстрого сна во избежание дерегуляции, позволяя температуре медленно меняться в отношении желаемого значения. Данный механизм может быть «обманут» искусственным нагреванием головного мозга.

Мышцы

Атония быстрого сна, практически полный паралич тела, достигается посредством ингибирования двигательных нейронов. Когда организм вступает в фазу быстрого сна, двигательные нейроны по всему организму подвергаются гиперполяризации: их негативный трансмембранный потенциал снижается на дополнительные 2–10 милливольта, таким образом, растет предел, который должен превышать стимул для их активации. Мышечное ингибирование может быть результатом недоступности моноаминовых нейропередатчиков, избытка ацетилхолина в стволе головного мозга и, возможно, механизмов, использующихся для мышечного ингибирования при бодрствовании. Продолговатый мозг, расположенный между варолиевым мостом и остистым отростком, обладает способностью распространяющегося на многие организмы мышечного ингибирования. Могут наблюдаться некоторые локализованные мышечные сокращения и рефлексы. Отсутствие атонии быстрого сна вызывает нарушение поведения во время быстрого сна, страдающие от которого осуществляют физические действия во время сновидений. (Альтернативное объяснение заключается в том, что спящий «действует во сне»: мышечный импульс предшествует мысленному представлению. Данное объяснение также может распространяться на обычных спящих, у которых сигналы к мышцам подавлены.) (Следует заметить, что обычный лунатизм наблюдается во время медленноволнового сна.) Нарколепсия, в отличие от этого, включает чрезмерную и нежелательную атонию быстрого сна-т.е. катаплексию и избыточную дневную сонливость во время бодрствования, гипнагогические галлюцинации перед вступлением в фазу медленноволнового сна или сонный паралич во время бодрствования. Другие психиатрические расстройства включают депрессию, которая связана с непропорциональной фазой быстрого сна. Пациенты с потенциальными нарушениями сна обычно диагностируются посредством полисомнограммы. Повреждения варолиевого моста, предотвращающие атонию быстрого сна, вызывают «нарушение поведения во время быстрого сна» у животных.

Психология

Сновидение

Фаза быстрого сна со времени ее открытия тесно связывалась со сновидениями. Пробуждение спящих во время фазы быстрого сна представляет собой распространенный экспериментальный метод получения отчетов о снах; 80% нейротипичных людей сообщают об определенном типе сновидений в данных условиях. Спящие, разбуженные во время фазы быстрого сна, стремятся дать более долгие повествовательные описания сновидений, которые они пережили, и оценить сновидения по продолжительности как более длительные. Об осознанных сновидениях сообщается наиболее часто в фазе быстрого сна. (Фактически они должны приниматься во внимание как гибридное состояние, объединяющее существенные элементы быстрого сна и осознанность бодрствования.) Мыслительные процессы, которые происходят во время быстрого сна, наиболее часто имеют отличительные признаки сновидений, включая повествовательную структуру, осознанность (экспериментальное сходство с жизнью наяву) и объединение инстинктивных мотивов. Гобсон и МакКарли предположили, что PGO-волны, характерные для “фазического” быстрого сна, могут обеспечивать зрительную кору и передний мозг электрическим возбуждением, которое усиливает галлюцинаторные аспекты сновидения. Тем не менее, люди, разбуженные во время сна, не сообщают о значительно более причудливых сновидениях во время фазического быстрого сна по сравнению с тоническим быстрым сном. Другая возможная связь между двумя феноменами может заключаться в том, что более высокий предел прекращения чувствительности во время фазы быстрого сна позволяет мозгу в дальнейшем передвигаться вдоль нереалистичных и специфических цепочек мыслей. Некоторые сновидения могут наблюдаться во время фазы глубокого сна. “Чутко спящие” могут наблюдать сновидения во время стадии 2 глубокого сна, в то время как “крепко спящие”, после пробуждения на данной стадии, скорее всего, сообщат о “мышлении”, а не “сновидении”. Определенные научные усилия определить уникальную аномальную природу сновидений, предпринятые во время сна, были вынуждены сделать вывод, что мышление наяву может быть не в меньшей степени причудливым, особенно в условиях снижения чувствительности. По причине сновидений во время глубокого сна, некоторые исследователи сна категорически отвергают важность связи сновидений с фазой быстрого сна. Перспектива того, что хорошо известные неврологические аспекты быстрого сна сами по себе не являются причиной сновидений, свидетельствует о необходимости переоценки нейробиологии сновидения по существу. Некоторые исследователи парадоксального сна старой гвардии (Демент, Гобсон, Жуве), тем не менее, противятся идее об отсутствии связи сновидений с фазой быстрого сна.

Творческие способности

После пробуждения из фазы быстрого сна сознание “гиперассоциативно”-более восприимчиво к семантическому инструктированию. Люди, пробуждающиеся из фазы быстрого сна, лучше выполняют такие задания, как анаграммы и решение творческих проблем. Сон способствует процессу, посредством которого творческие способности преобразуют ассоциативные элементы в новые комбинации, которые практичны и отвечают определенным требованиям. Это происходит скорее в фазе быстрого сна, чем в фазе глубокого. Вряд ли это связано с процессами памяти, но приписывается изменениям во время фазы быстрого сна в холинергическом и норадренергическом нейромодулировании. Высокие уровни ацетилхолина в гиппокампе подавляют обратную связь гиппокампа с неокортексом, в то время как более низкие уровни ацетилхолина и норэпинефрина в неокортексе стимулируют неконтролируемое усиление ассоциативной активности в неокортикальных регионах. Это противоположно осознанности бодрствования, где высокие уровни норэпинефрина и ацетилхолина ингибируют повторяющиеся соединения в неокортексе. Фаза быстрого сна посредством данного процесса усиливает творческие способности, позволяя «неокортикальным структурам реорганизовывать ассоциативные иерархии, в которых информация из гиппокампа заново интерпретируется относительно предыдущих семантических представлений или узлов.»

Продолжительность

В цикле сна продолжительностью менее 20 часов организма чередуются фазы глубокого сна (медленные, большие, синхронизированные мозговые волны) и парадоксального сна (быстрые, десинхронизированные волны). Сон наблюдается в тесной связи с большим циркадным ритмом, который оказывает влияние на сонливость и физиологические факторы, основываясь на внутренних часах организма. Сон может распределяться в течение всего дня или кластерами на протяжении одной части ритма: у ночных животных в течение дня и у дневных животных ночью. Организм возвращается к гомеостатической регуляции практически сразу же после окончания фазы быстрого сна. Во время ночного сна обычно наблюдается около четырех или пяти периодов быстрого сна; они достаточно короткие в начале сна и более долгие ближе к концу. Многие животные и некоторые люди склонны просыпаться или демонтируют период очень чуткого сна в течение короткого времени непосредственно после периода быстрого сна. Сравнительное количество быстрого сна в значительной степени меняется с возрастом. Новорожденный ребенок проводит более 80% общего времени сна в фазе быстрого сна. Во время фазы быстрого сна активность нейронов мозга достаточно сходна с активностью во время бодрствования; по этой причине фаза быстрого сна называется парадоксальным сном. Быстрый сон обычно занимает 20–25% общего времени сна у взрослых людей: около 90–120 минут ночного сна. Первый эпизод быстрого сна наблюдается по прошествии примерно70 минут после погружения в сон. Циклы имеют продолжительность около 90 минут, при этом каждый цикл включает большей частью быстрый сон. Новорожденные проводят больше времени в фазе быстрого сна, чем взрослые. Доля быстрого сна затем значительно снижается в детстве. Взрослые люди в целом склонны спать меньше, но фаза быстрого сна занимает примерно то же время, и вследствие этого быстрый сон занимает большую часть времени сна. Быстрый сон может быть разделен на тонический и фазический режимы. Тонический быстрый сон характеризуется фета-ритмами в головном мозге; фазический быстрый сон характеризуется PGO-волнами и фактическими “быстрыми” движениями глаз. Обработка внешнего стимула значительно ингибируется во время фазического быстрого сна, и недавние факты свидетельствуют, что спящие сложнее пробуждаются от фазического быстрого сна, чем от медленноволнового.

Действие депривации быстрого сна

Депривация быстрого сна значительно повышает число попыток впасть в фазу быстрого сна в спящем состоянии. В восстановительные ночи субъект впадает в стадию 3 и фазу быстрого сна более быстро и демонстрирует восстановление быстрого сна, что направлено к значительному повышению времени, затрачиваемого на быстрый сон, по сравнению с нормальными уровнями. Данные открытия согласуются с идеей, что быстрый сон биологически необходим. После завершения депривации могут развиться легкие психологические нарушения, такие как тревожность, раздражительность, галлюцинации и неспособность концентрироваться, а также может снизиться аппетит. Существуют также положительные последствия депривации быстрого сна. Некоторые симптомы депрессии подавляются депривацией быстрого сна; агрессия и пищевое поведение могут усилиться. Высокий уровень норадреналина выступает возможной причинной таких результатов. Насколько длительная депривация быстрого сна оказывает психологическое действие, остается предметом споров. Некоторые отчеты свидетельствуют, что депривация быстрого сна усиливает агрессивное и сексуальное поведение у лабораторных животных. Было доказано, что кратковременная депривация быстрого сна может облегчить определенные типы депрессии, когда депрессия связана с дисбалансом определенных нейротрансмиттеров. Хотя депривация сна в целом досаждает большей части населения, она неоднократно продемонстрировала облегчение депрессии, хотя и временное. Более половины субъектов, которые продемонстрировали такое облегчение, сообщают, что она становилась неэффективной после сна на следующую ночь. Таким образом, исследовали разрабатывают такие методы как изменение режима сна на некоторый период времени после периода депривации быстрого сна и объединение изменений режима сна с фармакотерапией для пролонгации действия. Предположительно большая часть антидепрессантов выборочно ингибирует быстрый сон в связи с их действием на моноамины, данное действие ослабляется после долгосрочного использования. Депривация сна стимулирует гиппокампальный нейрогенез в большей степени, чем данные антидепрессанты, но обусловлено ли это действие фазой быстрого сна, точно не известно. Исследования депривации быстрого сна на животных значительно отличаются от человеческих исследований. Существует доказательство, что депривация быстрого сна у животных имеет более серьезные последствия, чем у людей. Это может быть вызвано тем, что продолжительность времени депривации сна у животных значительно большая (до семидесяти дней), или что различные используемые протоколы более некомфортны и неприятны, чем протоколы для людей. Метод “цветочного горшка” включает расположение лабораторных животных над водой на платформе, настолько маленькой, что они падают с нее как только теряют мышечный тонус. Естественное неприятное пробуждение, результаты которого могут вызвать изменения организма, которые обязательно превосходят простое отсутствие фазы сна. Другой метод включает компьютерное наблюдение мозговых волн, завершаемое автоматической механической тряской клетки, когда животное впадает в фазу быстрого сна. Факты свидетельствуют, что депривация быстрого сна у крыс нарушает изучение нового материала, но не оказывает влияния на имеющуюся память. В одном исследовании крысы не научились избегать болезненный стимул после депривации быстрого сна, что могли сделать до депривации. Отсутствие нарушений научения было выявлено у людей, перенесших одну ночь депривации быстрого сна. Депривация быстрого сна у крыс вызывает повышение числа попыток впасть в фазу быстрого сна, а после депривации быстрый сон восстанавливается. У крыс, также как и кошек, депривация быстрого сна повышает возбудимость мозга (например, электрическая амплификация сенсорных сигналов), что снижает порог для пароксизмов при бодрствовании. Данное повышение возбудимости головного мозга аналогично у людей. Одно исследование также обнаружило снижение сенсорной возбудимости заднего мозга. Задний мозг в целом менее восприимчив к информации афферентного пути, поскольку восприимчив к повышению амплификации данных путей.

Быстрый сон у животных

Быстрый сон наблюдается у всех наземных млекопитающих, а также у птиц. Количество быстрого сна и время цикла варьируется среди животных; хищники испытывают большее удовольствие от быстрого сна, чем жертвы. Более крупные животные также стремятся находиться в фазе быстрого сна больше времени, возможно по причине того, что более высокая тепловая инерция их головного мозга и организма позволяет им переносить более долгую приостановку терморегуляции. Период (полный цикл быстрого и глубокого сна) длится около 90 минут у людей, 22 минуты у кошек и 12 минут у крыс. В утробе млекопитающие проводят более чем половину (50–80%) суток в фазе быстрого сна.

Гипотезы касательно функций быстрого сна

В то время как функция быстрого сна недостаточно понята, предлагается несколько теорий.

Память

Сон в целом способствует памяти. Быстрый сон может способствовать сохранению определенных типов памяти: в особенности процедурной, пространственной и эмоциональной памяти. Быстрый сон повышает последующие интенсивное научение у крыс, в особенности по прошествии нескольких часов, а в некоторых случаях по прошествии нескольких ночей. Экспериментальная депривация быстрого сна в некоторых случаях ингибирует консолидацию памяти, особенно в отношении сложных процессов (например, как выйти из сложного лабиринта). У людей наилучшее доказательство в отношении улучшения быстрым сном памяти заключается изучении процедур-новые способы движения тела (такое как перепрыгивание трамплина) и новые техники решения проблемы. Депривация быстрого сна нарушает вербальную (т.е. непроцедурную) память только в более сложных случаях, таких как запоминание долгих историй. Быстрый сон явно противодействует попыткам подавить определенные мысли. Согласно гипотезе двойственного процесса сна и памяти, две основные фазы сна соотносятся с различными типами памяти. “Полуночные” исследования протестировали данную гипотезу посредством задач на память, которые начинались либо перед сном, либо в средине ночи, либо начинались в середине ночи и оценивались утром. Медленноволновой сон, часть глубокого сна, важен для вербальной памяти. Искусственное увеличение глубокого сна улучшает восстановление из памяти на следующий день запомненных пар слов. Такер и др. показали, что дневной легкий сон, включающий только глубокий сон, усиливает вербальную память, но не процедурную. Согласно следующей гипотезе два типа сна взаимодействуют с целью консолидации памяти. Ингибиторы моноаминоксидазы (MAO) и трициклические антидепрессанты могут подавлять быстрый сон, но при этом отсутствуют свидетельства, что данные препараты вызывают нарушение памяти. Некоторые исследования показывают, что ингибиторы моноаминоксидазы улучшают память. Боле того, одно предметное исследование субъекта, который обладал непродолжительным или отсутствующим быстрым сном в связи с осколочным повреждением ствола головного мозга, не обнаружило, что его память была нарушена. (для более подробной критики связи между сном и памятью см. ссылку)) Имеющие непосредственное отношение к обзорам относительно функции быстрого сна в консолидации памяти, Грэм Митчисон и Фрэнсис Крик предположили в 1983 г., что за счет свойственной спонтанной деятельности функция быстрого сна «заключается в том, чтобы устранить определенные нежелательные режимы взаимодействия в сети клеток в коре головного мозга», процесс, который они определили как «разучение». В результате те воспоминания, которые актуальны (лежащий в основе которых нейронный субстрат достаточно силен для того, чтобы противостоять такой самопроизвольной, хаотической активации), в дальнейшем укрепляются, в то же время слабые, временные, «фоновые» воспоминания уничтожаются. Консолидация памяти во время парадоксального сна специфически взаимосвязана с периодами быстрого движения глаз, которое не происходит непрерывно. Одно объяснение данной взаимосвязи заключается в том, что электрические PGO-волны, которые предшествуют движениям глаз, также оказывают влияние на память. Быстрый сон может обеспечивать возможность для возникновения “разучения” в основных нейронных сетях, вовлеченных в гомеостаз, которые защищены от данного “синаптического даунскейлинга” во время глубокого сна.

Развитие стимулирования центральной нервной системы в качестве основной функции

Согласно другой теории, известной как Онтогенетическая гипотеза быстрого сна, данная фаза сна (также известная как активный сон у новорожденных) отчасти важна для развития мозга, возможно за счет того, что она обеспечивает нейронное стимулирование, которое необходимо новорожденным для образования зрелых нервных связей и для надлежащего развития нервной системы. Исследования, изучавшие действие депривации активного сна, показали, что депривация в ранние периоды жизни может привести к поведенческим проблемам, устойчивому нарушению сна, снижению массы головного мозга и аномальному масштабу клеточной смерти нейронов. В дальнейшем данную теорию поддержал факт, что количество быстрого сна у людей снижается возрастом, что также распространяется на другие виды (смотри ниже). Один важный теоретический вывод из Онтогенетической гипотезы заключается в том, что быстрый сон может не обладать жизненно важной функцией в отношении зрелого мозга, т.е. когда развитие центральной нервной системы завершено. Тем не менее, поскольку процессы нейронной пластичности не ограничиваются мозгом, быстрый сон может быть непрерывно вовлечен в нейрогенез у взрослых в качестве источника поддерживающего самопроизвольного стимулирования.

Защитная иммобилизация: предшественник сновидений

Согласно Цукаласу (2012 г.), быстрый сон представляет собой эволюционное преобразование хорошо известного защитного механизма, рефлекса притворной смерти. Данный рефлекс, также известный как животный гипноз или симулирование смерти, действует как последний способ защиты от атакующего хищника и заключается в общей иммобилизации животного таким образом, что оно кажется мертвым. Цукалас аргументирует, что нейрофизиология и феноменология данной реакции демонстрирует поразительные сходства с фазой быстрого сна; например, обе реакции контролируются стволом головного мозга, характеризуются параличом, симпатической активацией изменениями терморегуляции.

Переключение внимания

Согласно «гипотезе сканирования», непосредственные свойства быстрого сна связаны с переключением внимания в образах сновидения. Против этой гипотезы выступает то, что такие быстрые движения глаз наблюдаются у тех, кто родился слепым, а также у зародышей, несмотря на отсутствие зрения. Кроме того, бинокулярный быстрый сон несогласован (т.е. оба глаза могут не находится в одном направлении время от времени) и, таким образом, отсутствует точка фиксации. В поддержку данной теории исследователи обнаружили, что в целенаправленных сновидениях движение глаз направлено за действием в сновидении, что определено взаимосвязью движений глаз и тела у пациентов с нарушением поведения во время быстрого сна, который совершают действия из сновидений.

Другие теории

Другие теории свидетельствуют, что требуется отключение моноамина таким образом, что моноаминовые рецепторы в головном мозге могут восстанавливаться до достижения полной чувствительности. Более того, если быстрый сон периодически прерывается, человек компенсирует это более долгим быстрым сном, «восстановительным сном», при первой возможности. Некоторые исследователи приводят аргументы, что сохранение сложных мозговых процессов, таких как быстрый сон, свидетельствует, что они выполняют важную функцию для выживания млекопитающих и птиц. Он удовлетворяет важные физиологические потребности, жизненно важные для выживания в такой степени, что длительная депривация быстрого сна ведет к смерти экспериментальных животных. И у людей, и у экспериментальных животных утрата быстрого сна ведет к тяжелым поведенческим и физиологическим патологическим отклонениям. Утрата быстрого сна отмечалась при различных естественных и экспериментальных инфекциях. Выживаемость экспериментальных животных снижается, когда быстрый сон полностью ослаблен во время инфекций; это ведет к возможности того, что качество и количество быстрого сна в целом важно для нормальной физиологии организма. Защитная гипотеза быстрого сна была предложена Фредериком Снайдером в 1966 г. Она основана на наблюдениях, что за фазой быстрого сна у нескольких млекопитающих (крыса, еж, кролик и макака-резус) следует короткое пробуждение. Это не наблюдается у кошек и людей, хотя люди более легко могут пробуждаться от быстрого сна, чем от глубокого. Снайдер выдвинул гипотезу, что быстрый сон периодически активирует животных в целях проверки окружающей среды на возможных хищников. Эта гипотеза не объясняет мышечный паралич быстрого сна; тем не менее, логический анализ может показывать, что мышечный паралич проявляется с целью предотвращения полного пробуждения животного без необходимости, позволяя с легкостью погрузиться в глубокий сон. Джим Хорн, исследователь сна в университете Лафборо, свидетельствует, что быстрый сон у современных людей компенсирует сниженную потребность в пробуждении с целью поиска пищи. Другие теории заключаются в смазывании роговицы, нагревании головного мозга, стимуляции и стабилизации нейронных цепей, которые не были активированы во время бодрствования, развитии внутреннего стимулирования, способствующего развитию ЦНС, или в отсутствии целей, как будто бы он случайно создавался активацией головного мозга.

Открытие и дальнейшие исследования

Немецкий ученый Ричард Клу в 1937 г. Впервые открыл период быстрой электрической активности головного мозга кошек. В 1944 г. Оглмейер сообщил о 90-минутных циклах сна, демонстрирующих эрекцию у мужчин на протяжении 25 минут. В Университете Чикаго в 1952 г. Евгений Азерински, Натаниель Клейтман и Уильям К. Демент открыли фазы быстрого движения глаз во время сна и связали их со сновидениями. Их статья была опубликована 10 сентября 1953 г. Уильям Демент провел исследование депривации быстрого сна, эксперименты, в которых субъектов будили каждый раз, когда электроэнцефалограмма свидетельствовала о наступлении фазы быстрого сна. Он опубликовал статью «Действие депривации сна» в июне 1960 г. («депривация быстрого сна» стала более распространенным понятием в результате последующих исследований, показавших возможность глубокого сна.) Нейрохирургические эксперименты Мишеля Жуве и других в последующие два десятилетия привнесли понятие атонии и доказательство важности понтинной покрышки (дорсолатеральный варолиевый мост) в запуске и регулировании парадоксального сна. Жуве и другие обнаружили, что нарушение ретикулярной формации ствола головного мозга ингибирует данный тип сна. Жуве придумал название “парадоксальный сон” в 1959 г. и в 1962 г. опубликовал результаты, свидетельствующие, что он может наблюдаться у кошек при полном удалении переднего мозга.

Содержимое статьи

У спящего организм работает в необычном режиме: сознание отключается, и наступает момент восстановления клеток и тканей. Происходит все в определенный этап под названием медленный сон, ценность которого очень велика. Именно его отсутствие или пробуждение в этом периоде провоцирует разбитое, вялое и сонное состояние.

Сценарий сна у человека

Отправляясь в постель, человек и не подозревает, что случается в голове во время ночного отдыха. Наслаждаясь в объятиях Морфея, он проходит несколько этапов сна:

медленный (глубокий) – более продолжительный, помогает восстановить энергетические затраты;
быстрый (поверхностный) – характеризуется повышением мозговой активности.

Стадии постоянно чередуются. Фаза медленного сна сопровождается быстрой – вместе они составляют один полный цикл. Его продолжительность около 1,5-2 часов. Для нормального функционирования систем организма и качественного отдыха человеку требуется пройти за ночь 4-6 циклов. Притом они должны завершиться до 04:00 часов утра, так как это оптимальное время для пополнения энергии. Далее сон продолжается, но основной становится быстрая стадия. Примечательно, что медленная фаза наиболее длинная в самом начале ночного отдыха, при этом она уменьшается к утру. Поверхностная же, наоборот, короткая в первом цикле и постепенно увеличивается к пробуждению.