Мозг использует периоды сна для того, чтобы избавиться от токсинов, накопившихся в нем в течение дня.
Группа американских ученых полагает, что этот механизм является одной из основных причин сна. Они обнаружили, что во время сна нейроны уменьшаются в размерах и между ними возникают пространства, которые заполняются мозговой жидкостью.
Ученые также высказывают предположение, что нарушения в механизме удаления токсичных белков могут иметь отношение к возникновению болезней мозга.
Биологов уже давно интересует вопрос о том, почему все животные погружаются в сон, несмотря на то что это делает их более уязвимыми для хищников.
Известно, что сон играет важную роль в формировании воспоминаний и обработке усвоенной информации, однако ученые из медицинского центра при университете Рочестера пришли к выводу, что одной из главных функций сна может быть очищение мозга.
Мозг обладает ограниченным количеством энергии, и похоже, что он должен выбирать между двумя различными функциональными состояниями - бодрствованием или сном - говорит доктор Майкен Недергаард, одна из исследователей.
Результаты наблюдений ученых основаны на открытии в прошлом году так называемой глимфатической системы, которая действует в мозгу специально для удаления вредных веществ.
Ученые, которые сканировали мозг мышей, обнаружили, что во время сна глимфатическая система увеличивает свою активность в 10 раз, передает ВВС.
Клетки мозга - возможно, глиальные клетки, которые окружают и поддерживают нейроны, - съеживаются во время сна. Это приводит к увеличению межклеточного пространства в веществе мозга, что в свою очередь усиливает приток жидкости, которая выносит из мозга токсины.
По словам доктора Неделигаарда, этот механизм является критически важным для нормального функционирования мозга, однако он может работать только в периоды сна.
Пока это только предположение, но похоже, что мозг тратит массу энергии на прокачивание жидкости через свои ткани, а это несовместимо с обработкой информации, - говорит она.
По ее словам, истинное значение этих результатов станет очевидным только после исследований на людях, и проведение подобных экспериментов с использованием магнитно-резонансной томографии относительно несложно организовать.
Многие дегенеративные заболевания головного мозга, ведущие к утрате его клеток - как, например, болезни Альцгеймера и Паркинсона - сопровождаются формированием в сосудах мозга бляшек, состоящих из токсичных белков.
Исследователи считают, что к возникновению таких заболеваний имеет отношение механизм очистки мозга, но подчеркивают, что необходимы новые исследования.
Как работает мозг во время сна
Каждый человек примерно треть своей жизни проводит во сне. Всё, чем занимался весь день, какие события происходили, с какими людьми общался, какие задачи - лёгкие или неразрешимые ставил перед собой, что предстоит в ближайшем будущем ещё сделать - всё это и ещё многое другое переваривает и расставляет по своим местам наш мозг во время сна. Даже ту информацию, которую вы в течение дня забыли. Оказывается, что в это время наш мозг не отдыхает, а очень даже активен. Как работает мозг во время сна?
Я помню ещё со школьных времён, как на уроки литературы задавали выучить наизусть большие отрывки прозы из литературных произведений. Это тебе не стихотворение, ну никак не запоминается. Пока мама не посоветовала мне на ночь начитывать прямо из книги текст и ложить книгу под подушку. И так несколько ночей подряд до самого урока литературы. На уроке вызывает меня самую первую учительница рассказывать отрывок, а у меня страх, что я ничего не помню. И вдруг не понятно откуда из какой-то ячейки памяти сами собой появляются строчки заданного произведения и я рассказываю без запиночки весь отрывок. То же самое было и в институте во время экзаменов, когда долго и упорно готовишься, уставший ложишься спать с чувством, что ничего не помнишь, а на экзамене откуда-то всплывает в голове правильный ответ.
Ученые выяснили, что во время сна в мозгу появляется система, защищающая полученную информацию. Причём, особенно ту информацию, которая была подана с эмоциональными переживаниями.
Кроме того, что мозг не упускает ничего из полученного и увиденного нами за день, он самостоятельно выстраивает в логические цепочки всё то, что днём казалось не решаемым, поэтому мы наутро кажемся себе мудрее, чем были вчера. Вот откуда одна из первых русских пословиц «Утро вечера мудренее», использованная во многих народных произведениях. Эта простая народная мудрость, оказывается, имеет довольно серьезное научное подтверждение. Во время сна новая информация в мозг не поступает, а уже полученная проходит обработку мозгом с использованием хронологического упорядочения ваших событий и анализа с помощью вашего уже накопленного жизненного опыта. Вам наверняка известно из школьного курса по химии, что Дмитрию Ивановичу Менделееву его Периодическая таблица химических элементов приснилась во сне.
Получается, спит человек, отдыхает, а мозг его в это время непрерывно работает, человек не просто восстанавливает силы, но и видит сны. Ученые доказывают, что все теплокровные животные, даже некоторые птицы, тоже во сне видят сны. По их мнению, это процесс перезагрузки человеческого мозга, во время которого вся ненужная информация «выбрасывается», а важная на утро будет вам подана вашим мозгом как единственно правильная, отфильтрованная и упорядоченная им во время сна.
Если вам приснился не цветной и радужный сон, а какая - нибудь страшилка, это тоже один из результатов работы мозга во сне - реакция на ваши стрессы и страхи. Такой сон призывает обратить внимание на какой-то важный момент жизни.
Но пусть работа вашего мозга во время сна будет направлена на переработку только позитивной, радостной информации, и пусть вам снятся только радужные сны.
Во время сна мозг работает с большей активностью
Ученые Университета Калифорнии доказали, что головной мозг во время сна, работает с большей активностью, словно что-то вспоминает, например, информацию, которую ему дали опытные преподаватели, когда он проходил курсы налоговых консультантов.
Американскими учеными также было проведено несколько научных исследований, в области работы головного мозга человека во время сна. Исходя из этого, ученые пришли к общему мнению, что во время сна вызванного анестезией, мозг человека активно работает. Его активность напрямую связана с воспоминаниями каких-либо событий.
Для более подробного изучения головного мозга, американские ученые исследовали поведение некоторых нейронов мозга, которые по своей природе, включены в процесс формирования памяти.
Благодаря современной технике, специалисты смогли изучить активность отдельно выбранных нейронов головного мозга, а также они определили в какой именно момент, начинается наибольшая активная работа мозга.
Это исследование возглавлял профессор нейрофизики Маянк Р.Мета. проводились на лабораторных мышах. На протяжении всего исследования ученые смогли изучить механизмы, которые проходят в новых и старых центрах головного мозга, гиппокамп и неокортекс.
Немногим ранее, предыдущие исследования показывали, что связь между новыми и старыми центрами головного мозга считается критичной для формирования памяти во сне. Сегодня новые результаты исследования показывают обратное. Функция формирования памяти во время сна характеризует одинаковое воздействие на обе части головного мозга.
Ученые обнаружили в коре головного мозга нейроны, которые активизируются во время так называемого медленного сна. Это открытие может помочь в поисках средств от бессонницы и некоторых неврологических расстройств, считают авторы исследования.
Дмитрий Геращенко из Медицинской школы Гарварда и его коллеги в экспериментах с животными обнаружили группу клеток коры мозга, которые активны во время спонтанного или вынужденного сна, связанного с длительной невозможностью заснуть. Они выявили специфический тип нейронов коры, которые вырабатывают оксид азота - вещество, регулирующее поток крови в мозге. Как установили авторы статьи, эти нейроны активны во время медленного сна в коре мозга мышей, крыс и хомяков.
Медленный сон - одна из фаз сна, на которую приходится около трех четвертей его длительности, это фаза самого глубокого сна. Ранее выдвигались гипотезы, что эта стадия связана с восстановительными функциями сна, а также со способностью к обучению. Группы нейронов, которые активны во время сна, были ранее обнаружены в гипоталамусе и переднем мозге. Однако до сих пор роль клеток коры мозга во время медленного сна оставалась неясной, так как предполагалось, что они находятся в покое во время этой стадии.
Сейчас написано огромное количество публикаций касающихся работы мозга во сне. Всё это ужасно сложно, все эти фазы сна, мозговые волны. В последнее время меня всё чаще волнует разрастающаяся пропасть между реальным миром и миром снов. Подобные мысли бродили во мне и искали повод выйти на страницы моего блога. Поводом послужила прочтённая мною на днях публикация.
То, что в раннем детстве для нас практически не существует разницы между сном и бодрствованием, думаю, знают все. Почему же имеет место такое явление. Тут всё дело в мышлении, точнее в его месте. В детстве мы почти полностью мыслим правым полушарием. Познание мира происходит посредством образов. Поэтому детские воспоминания по своей структуре так похожи на сны.
Как я уже писал ранее, постепенно взрослея, нас учат мыслить готовыми понятиями, определениями, которыми набивают наш мозг. Именно в этом вся беда и опасность левополушарного мышления. Как следствие мы наблюдаем асимметрию нашего мозга. Наше левое полушарие оказывается перегружено за время дневной работы. Что бы как-то выровнять ситуацию, в то время когда наше левое полушарие спит, на сцену выходит правое полушарие и мы погружаемся в мир образного мышления.
Все те образы, которые мы наблюдаем в течение дня, полностью перехватываются правым полушарием. От него не ускользает ни одна деталь. Мышление образами отличается от мышления понятиями тем, что окружающий мир воспринимается таким, какой он есть. При таком способе восприятия невозможно упустить ни одну деталь.
Подобная работа мозга во время сна открывает нам безграничные возможности. Вся беда в том, что мы практически отучились понимать образное мышление мы снова пытаемся интерпретировать его в рамках известных нам понятий сразу после пробуждения. В этом и заключается ошибка всех сонников и толкователей снов. Правое полушарие работает на нас, вот только понять его речь нам трудно.
В свете всех этих рассуждений остаётся непонятно, как на основании дневных образов во сне мы способны видеть будущее Вероятно, в течение дня нас постоянно окружают так называемые путеводные знаки, по которым легко предугадать исход всех событий.
То, что мы всё это видим во сне лишний раз подтверждает нашу невнимательность и зацикленность на мелочных проблемах дня. Выходит, правы те, кто утверждает, что настоящее прошлое и будущее существуют одновременно? А может это магнитное поле Земли так влияет на наш разум?
Источники: www.rosbalt.ru, www.realfacts.ru, www.trental.ru, www.sunhome.ru, hronist.ru
Опубликованное в журнале Current Biology, говорит о том, что мозг более чем способен принимать решения во время сна. Участников этого исследования просили сортировать слова на две категории нажатием кнопки, причем во время испытаний позволялось уснуть. Однако эксперимент продолжился и во сне — мозг участников был способен принимать решения даже после того, как организм погружался в сон.
2. Сортирует воспоминания
Во сне мозг обрабатывает новые воспоминания, проверяет связи со старыми, и сортирует память так, чтобы человек не забывал нужные моменты. По словам доктора Мэтью Уокера из Калифорнийского университета, если человек занимается фортепиано после после здорового сна и в следующую ночь спит еще восемь часов, то пройденное на уроке воспроизводится им на 20−30% лучше, чем при проверке знаний сразу же по окончании занятий.
3. Создает ассоциации
Во время сна мозг строит ассоциативные связи между, казалось бы, не связанными между собой вещами. Это может привести к появлению необычных идей или углубленному пониманию окружающего мира. Поэтому возникающие порой в голове неожиданно оригинальные идеи не так уж и спонтанны.
4. Избавляется от токсинов
Серия исследований показывает , что во сне мозг мышей очищается от нейродегенеративных клеток и токсинов, увеличение концентрации которых может привести к развитию болезней Альцгеймера и Паркинсона.
5. Обучается физическому труду
Во время фазы быстрого сна новая информация о двигательной функции организма передается из коры головного мозга, отвечающей в том числе за моторику, в височную долю. Это помогает нам «осмысливать» и эффективнее выполнять задачи, касающиеся физической активности.
АиФ.ru публикует малоизвестные широкой аудитории, но хорошо знакомые учёным факты о том, что происходит с мозгом человека перед сном и в самом сне, основанные на материале книг «Мозг во сне» и «Мозг и тело».
1. Сны помогают составить психологический портрет человека
Психолог Билл Домхофф провёл множество экспериментов и твёрдо уверен: 70-100 сновидений конкретного человека позволяют описать его личность и характер с большой достоверностью. А если взять 1000-1100 снов, то психологический портрет получится таким же точным и уникальным, как рисунок сетчатки глаза или отпечатки пальцев.
2. Биологические часы не сбиваются
Натаниэл Клейтман, американский учёный (кстати, иммигрант из России), который занимался изучением сна, как-то раз целый месяц просидел в подземной пещере в надежде узнать, что же происходит с биологическими часами человека. Он предполагал, что, если не видеть солнечного света, восходов и закатов, они собьются — и цикл либо сократится до 21 часа, либо увеличится до 28. К его удивлению, этого не произошло. Наши биологические часы всегда точны: один цикл сон-бодрствование длится 24-25 часов.
Когда организм готовится ко сну, он расслабляется. Это касается не только всех процессов, происходящих внутри него, но и мозга: он генерирует альфа-волны, которые появляются чаще всего, когда человек спокоен и умиротворён, лежит с закрытыми глазами, его внимание ничто не отвлекает, а мысли текут медленнее. Примечательно, что аналогичную картину мозг даёт во время медитации.
4. Нельзя спать без сновидений
Учёные доказали, что люди, которые якобы не видят снов, на самом деле их просто не запоминают. Если их будили во время фазы быстрого сна, те прекрасно воспроизводили содержание сновидения, хотя по утру не могли вспомнить ровным счётом ничего.
5. Лишение сна смертельно
В XX веке обнаружено генетическое заболевание, которое называется «фатальная семейная бессонница»: именно оно стало причиной смерти членов более 30 семей по всему миру. Симптомы одинаковы. Сначала люди переставали спать — просто не получалось, затем учащался пульс и росло давление, в следующей фазе больные не могли говорить, стоять и ходить. Заканчивалось всё за пару месяцев: перед смертью люди впадали в состояние, похоже на коматозное, и умирали. Как правило, болезнь затрагивает людей среднего возраста, а иногда и подростков.
6. Сон улучшает настроение
Сны — регулятор эмоций. Сновидения помогают перерабатывать негативные эмоции, поэтому, если этот процесс не нарушается — как у больных, страдающих депрессией, — то утром мы просыпаемся в благосклонном расположении духа. Ну или, по крайней мере, в более приподнятом настроении, чем вечером.
7. Мужчины чаще видят во сне… мужчин
Психолог Кэлвин Холл собрал самый большой в мире отчёт о содержании сновидений — более 50 000 записей от взрослых и детей из самых разных культур. Он никак не анализировал их, а лишь вёл подсчёт того, что являлось людям во снах. В какой бы части света ни жили женщины, в их сновидениях женские и мужские персонажи фигурируют с одинаковой частотой, примерно 50/50. А вот мужчины во сне чаще видят мужчин (а не женщин, как думают многие) — в 70% случаев.
8. Сон — это репетиция
Учёные всё чаще склоняются к тому, что биологическое значение сна состоит в том, чтобы обеспечить выживание вида, будь то крыса или человек. Во сне мы тренируемся избегать опасностей (похоже, для этого и существуют сны с угрожающим содержанием), например переплываем реку или убегаем от опасного животного. Но благодаря особенному состоянию во сне, в котором наши мышцы почти обездвижены, вся эта репетиция происходит на уровне мозга. Таким образом, мы заучиваем способы спасения своей жизни во сне, чтобы когда-нибудь воспользоваться ими в реальной жизни.
9. Во сне сон «разбирает по полочкам» воспоминания
Во сне происходит несколько процессов. Во-первых, часть воспоминаний из кратковременной памяти перемещается в долговременную (это называется консолидацией памяти). Во-вторых, мозг сортирует новый опыт по различным системам памяти, чтобы сформировать ассоциации и связи, которые помогают нам лучше понимать окружающий мир.
10. Сон улучшает способности к обучению
Все стадии сна связаны с обучением: чем сильнее мозговая активность во время сна, тем лучше заучивается новое. Обнаружилось, что стадия лёгкого сна ответственна за совершенствование новых навыков у музыкантов, танцоров и спортсменов. Интересно, что подобное происходит не сразу, а спустя день - два после первой тренировки и заучивания пьесы, танца или движения. А во время медленного сна хорошо запоминается фактическая информация: например, даты из учебника истории.
* Книга Андреа Рока «Мозг во сне» предоставлена издательством «Манн, Иванов и Фербер»
На сон тратится треть жизни. Каждый человек (в том числе и слепой от рождения) видит сновидения. Мужчины-гетеросексуалы чаще видят в сновидениях не женщин, а других мужчин. Такие факты привлекают внимание людей к феномену сна. И пусть активность человеческого мозга во время сна уже изучена достаточно, чтобы удивлять, но ещё недостаточно, чтобы ответить на все вопросы исследователей.
Феномен сна в 10 удивительных фактах
Стадии сна и ритмы мозга
По некоторым приведённым выше фактам видно, что целиком сон состоит из нескольких стадий, во время которых мозг демонстрирует разное качество умственной активности. Переход из одной стадии и фазы в другую можно зафиксировать путём измерения ритмов головного мозга. (Впервые это осуществили в средине XX века с помощью ЭЭГ). Взаимодействие фаз зависит от суточных ритмов, гормонального баланса, температуры тела и других факторов.
В целом весь процесс сна состоит из периода со сновидениями («быстрого») и периода без сновидений («медленного»), которые образуют своеобразный изменчивый цикл. Этот цикл в течение ночи повторяется несколько раз. Причём, если в начале ночи (а начале общего периода сна) на стадию медленного сна приходится большая часть времени, то к концу ночи это соотношение постепенно меняется в сторону удлинения «быстрой» стадии. «Медленная» стадия складывается из 4 фаз:
После «медленной» стадии начинается стадия «быстрая», которую ещё называют парадоксальной.
Парадокс здесь в том, что чрезвычайная активность мозга сочетается с полной неподвижностью тела. Тело словно охватывает паралич. Быстро двигаются только глаза под веками, что хорошо заметно со стороны. В этой стадии человек и видит сновидения.
На прохождения всех фаз и стадий в начале ночи уходит порядка полутора часов. Из них 80 минут занимает «медленный» сон и 10 минут - «быстрый». Затем циклы повторяются. Причём периоды «медленных» стадий сокращаются, а «быстрых» - удлиняются. Так утром, в последнем цикле перед пробуждением, соотношение может быть уже 30:60 в пользу «быстрого» сна. Такое количество утренних сновидений даёт возможность запоминать их после пробуждения - вероятность того, что будильник зазвонит именно в парадоксальной стадии выше.
В течение суток биологические ритмы «бодрствования-сна» регулируются:
- гомеостатическим процессом, регулирующим режимы засыпания-пробуждения,
- циркадным ритмом, отвечающим за отслеживание времени суток.
Циркадные ритмы каждого конкретного человека стабильны, но у разных людей они заметно различаются. Поскольку на реальный циркадный ритм сильное воздействие оказывают внешние маскирующие факторы (стрессовые факторы, стимуляторы и энергетики, освещённость, температура среды), полагаться в оценке следует, в первую очередь, на показатели температуры тела и синтеза мелатонина при слабом тусклом свете.
Наиболее известная дифференциация по этому признаку - разделение на «сов» и «жаворонков». Частично склонность к тому или иному типу обусловлена наследственностью. За поддержание ритма ответственно супрахизмальное ядро гипоталамуса, в регуляции участвуют подкорковые структуры.
От стабильности действия этой системы, регулирующей циркадный ритм, зависят:
- краткосрочная память,
- скорость восприятия,
- познавательные способности,
- концентрация.
Система контролирует те участки мозга, которые локализованы в теменной и лобной долях, за глазницами. В зависимости от времени суток в ответ на одни и те же задачи последует разная реакция. Циркадная система оказывает влияние, скорее, на бодрствование, чем на сон. В частности её действием объясняется улучшение когнитивных функций, наступающее в начале вечера, следующего после предыдущей бессонной ночи.
При патологическом течении гомеостатический и циркадный механизмы перестают дополнять друг друга и начинают конфликтовать между собой, что приводит к нарушениям сна, к его недостатку или полному отсутствию - депривации сна
Нарушения сна: чем это чревато
Индивидуальные реакции на лишение сна могут заметно отличаться у разных людей. Однако у одного и тоже человека эти проявления более-менее похожи.
Физиология при нарушениях
При отсутствии сна нарушается регуляция циркадного ритма. Связано это с тем, что мелатонин, который входит в число основных регуляторов суточного цикла, синтезируется, главным образом, в ночное время, а у человека, «пропускающего» ночь этого синтеза в полном объёме не происходит. Кроме этого, при депривации сна подавляется активность префронтальных и теменных областей мозга, таламуса.
Префронтальная кора играет главную роль в регуляции сонливости. Спустя 35 часов непрерывного бодрствования начинает снижаться активность височной коры. Реакция этой коры на вербальное обучение у невыспавшихся людей отличается от нормы. Недосыпание меняет и состав нейронных рецепторов на поверхности клетки: количество рецепторов дофамина уменьшается, а рецепторов серотонина - увеличивается. И хотя недосыпание практически не влияет на объём памяти, оно серьёзно замедляет скорость реакции.
Генетические факторы
- Одно из самых распространённых нарушений - способность заснуть только под утро. Для этого состояния типичен растянутый циркадный ритм, когда индивидуальные «внутренние сутки» растягиваются до 25 и более часов. Для нарушения характерен полиморфизм, затрагивающий количество повторов в гене PER3 - связь с аллелью 3111C CLOCK.
- Обратное нарушение, когда человек засыпает гораздо раньше условной нормы и его «внутренние сутки» спрессовываются до 23 часов. Нарушение обусловлено мутацией гена PER2.
- С нарушениями сна связывают и мутации аллели гена белка (HLA) DQB1*0602 - главного комплекса гистосовместимости, найденные у 15-35% здоровых людей, которые хуже других переносят частичное лишение сна.
Нарушения сна
Важность сна для сохранения жизни уже была проиллюстрирована последствиями «фатальной семейной бессонницы». Но существуют и другие патологии.
- Поведенческие отклонения . Для этого нарушения характерны непроизвольные движения руками и/или ногами, которые чаще возникают при переходе между фазами или в стадии быстрого сна, в результате чего создаётся ощущение, что человек физически участвует в своём сновидении. Часто это отклонение наблюдается у людей с болезнью Паркинсона, что диктует соответствующий способ лечения.
- . При этом заболевании, которым страдает 1 человек на 2,5 тыс. населения, нарушаются механизмы, регулирующие переход в «быструю» стадию. Человек может внезапно заснуть «на ходу» особенно при монотонной работе.
Ещё одно характерное проявление нарколепсии - катаплексия - непроизвольное и неожиданное расслабление мышц тела, возникающее в момент ярких эмоциональных переживаний (ярости, радости, сексуального наслаждения, значимых воспоминаний и др.). Нередко, перед тем как упасть при расслаблении мышц, человек успевает сознательно выбрать место падения.
К сопутствующим симптомам нарколепсии относятся:
- «паралич» после пробуждения, в котором человек пребывает ещё несколько секунд после того как проснётся,
- яркие сновидения, иногда переходящие в галлюцинации, в моменты засыпания и пробуждения,
- выраженная необходимость дневного сна.
Депрессия и нарушения сна
Нарушения сна могут быть как симптомом депрессии, так и её причиной. При депрессиях человек дольше засыпает, часто просыпается в течение ночи, сон становится поверхностным. Удлиняются 1 и 2 фазы и укорачиваются 3 и 4. В тяжёлых случаях эти две последние фазы самого глубокого сна могут отсутствовать вообще. Из-за этого страдающие депрессией люди не высыпаются вообще независимо от продолжительности сна. Переход между фазами в состоянии депрессии происходит более резко.
Ещё чаще встречаются нарушения парадоксальной стадии. Человек с депрессией очень резко переходит в состояние бодрствования. «Быстрая» стадия, начиная с первого цикла, наступает горазда раньше. В отличие от нормально течения, депрессивный тип цикла проявляется в виде удлинения парадоксальной стадии не во второй, а в первой половине ночи.
После преодоления депрессии сон, как правило, нормализуется, но не всегда это происходит сразу. Иногда патологические проявления возникают ещё в течение полугода. В тех случаях, когда депрессия влечёт за собой нарушения сна (а такое бывает в 9 случаях из 10), применяют препараты, стабилизирующие эмоциональное состояние. Нередко, чтобы не усугубить положение при стрессовых обстоятельствах, в условиях надвигающейся депрессии или для плавного выхода из неё применяют «мягко» действующие природно-растительные комплексы, которые:
- нормализуют сон,
- избавляют от депрессивных состояний, страхов и тревог,
- улучшают эмоциональный фон.
Речь о таких препаратах, как «ХэдБустер», «БрейнРаш» и подобных им. Одновременно с эмоциональной стабилизацией эти комплексы усиливают умственную активность, способствуют улучшению памяти и внимания. Мозговая деятельность улучшается одновременно с улучшением состояния тканей мозга и проводимости сигнала в нейронных сетях. В основе действия этих средств лежит количественный принцип постепенного накопления активного вещества в течение всего рекомендованного курса, что обуславливает безопасность препаратов. В зависимости от индивидуальных особенностей организма первые результаты становятся заметны после одной-двух недель применения. Каждый элемент подобран так, что он усиливает действие других компонентов средства.
Сон так и остаётся одной из самых больших загадок для неврологии. Хотя мы тратим на сон примерно треть нашей жизни, этот процесс ещё практически не изучен. Но к счастью, в течение последних нескольких лет учёным удалось добиться значительных успехов в изучении нейронной цепи мозга, отвечающей за процесс сна.
Общепризнанно, что сон состоит из нескольких различных фаз, и что ежедневный процесс сна являет собой взаимодействие этих фаз, что делается по очень сложному механизму. К тому же на фазы сна влияют такие факторы, как суточные ритмы, температура тела, гормоны и т.д.
Сон очень важен для таких функций человеческого организма как концентрация, память и координация. В результате недостаточного сна, человек может испытывать сложности с концентрацией и скоростью реакции – в действительности, недосыпание может привести к столь же негативному эффекту, что и принятие алкоголя.
Также сон имеет очень большое значение для эмоционального состояния человека. Появляется всё больше и больше доказательств того, что недостаток сна повышает риск появления различных сердечных и сердечно-сосудистых заболеваний, включая сердечные приступы, апоплектический удар, повышенное или пониженное кровяное давление, а также ожирения или различного рода инфекций.
Нарушение сна – одна из самых распространённых проблем, затрагивающая около 70 миллионов человек, большинство из которых даже не задумываются над тем, насколько серьёзные последствия она может повлечь.
Перечисленные выше заболевания – лишь малая часть; недостаток сна может привести даже к смерти: затраты на лечение, травмы на производстве, утраченная производительность – всё это обходится не меньше, чем в 100 миллиардов долларов. Учёные по всему миру пообещали разработать новые способы борьбы с недосыпанием и пока вполне успешно выполняют своё обещание.
Деятельность головного мозга во время сна
Хотя, казалось бы, сон – пассивный процесс и процесс полного отдыха, на самом деле он требует очень активного взаимодействия различных частей головного мозга для того, чтобы одна фаза сна могла сменять другую.
Фазы сна были обнаружены в 50-х годах XX века при помощи электроэнцефалографии (ЭЭГ), когда изучались колебания головного мозга во время сна.
Также были изучены движения глаз и конечностей. Учёные обнаружили, что в течение первого часа сна головной мозг проходит через определённые процессы, которые приводят к замедлению нейронных колебаний. Эта фаза сна, так называемый «медленный сон», сопровождается также расслаблением мышц, в том числе и глазных. Также снижается частота сердцебиения, уровень кровяного давления и температура тела. Если человека разбудить в этот момент, он вспомнит лишь различные обрывки мыслей и образов, но не весь сон целиком.
В течение последующего получаса (или около того) мозг кардинально меняет свою деятельность. Уровень корковых нейронных колебаний в этой фазе сна очень походит на уровень колебаний бодрствующего человека. Невероятно, но период повышенной нейронной активности сопровождается атонией – все мышцы человеческого тела сковывает своего рода паралич (остаются активны лишь группы мышц, отвечающие за дыхание и за движение глаз). Эта фаза сна носит название «быстрый сон». Во время этой фазы человек, как правило, всегда видит сны. Частота сердцебиения, кровяное давление и температура тела становятся более стабильными. У мужчин в это время часто наблюдается эрекция. Первая фаза быстрого сна обычно длится 10-15 минут.
На протяжении всей ночи фазы медленного сна и быстрого сна чередуются друг с другом, и с каждым разом вплоть до самого пробуждения фаза медленного сна становится всё менее глубокой, а фазы быстрого сна – всё более продолжительными. Длительность той или иной фазы сна во многом зависит от возраста человека. Дети в возрасте до 7 лет обычно спят до 18 часов в сутки, причём фаза медленного сна у них преобладает. По мере взросления, дети начинают тратить всё меньше времени на сон, фаза медленного сна также значительно сокращается. Ну а взрослые люди могут спать и по 6-7 часов в сутки, часто жалуясь на то, что приходится рано просыпаться, при этом медленный сон занимает у них очень незначительное количество времени.
Пример процесса сна
Нейронные колебания человека в возрасте 20-25 лет, записанные электроэнцефалографом (ЭЭГ) постепенно замедляются и в то же время становятся более интенсивными по мере того, как человек входит в более глубокие стадии медленного сна. Примерно через час человеческий мозг проходит данный цикл в той же последовательности, каждый раз обязательно проходя через фазу быстрого сна (на графике выделена фиолетовым цветом), в течение которого нейронные колебания становятся столь же интенсивными, как и во время бодрствования. Тело в этот момент полностью расслаблено, человек находится без сознания и зачастую начинает видеть сны. Чем ближе к утру, тем большей становится продолжительность фаз быстрого сна, и наоборот – длительность фаз медленного сна значительно сокращается.
Нарушения сна
- Наиболее распространённое нарушение сна, наверняка знакомое многим людям – бессонница. Некоторым вообще бывает тяжело заснуть, а некоторые засыпают, но просыпаются ночью и не могут заснуть снова. Хотя быстродействующие успокоительные или антидепрессанты и в силах помочь, ни одно из этих средств не позволит вам добиться действительно естественного и расслабляющего сна, т.к. они зачастую просто прерывают наиболее глубокие периоды медленного сна.
- Синдром ночного апноэ – во время глубокого сна мышцы глотки расслабляются до тех пор, пока они не начинают перекрывать собой дыхательный путь. Это приводит к вынужденному прекращению дыхания, отчего человек немедленно просыпается. В результате чего более глубокие периоды медленного сна просто не успевают наступить.
Лечение синдрома апноэ включает в себя разнообразные попытки предотвратить перекрытие дыхательного пути во время сна. Будет справедливо заметить, что если вы сбросите лишний вес, будете избегать алкоголя и наркотиков, то это с очень большой вероятностью улучшит ваш сон. Ну а людям, страдающим синдромом апноэ, просто необходимо определённое устройство, которое оказывало бы давление на дыхательный путь, отчего он оставался бы открытым. Существует специальная маска, надеваемая на нос и производящая довольно сильный воздушный поток как раз для этой цели. В более сложных случаях порой необходимо хирургическое вмешательство – коррекция дыхательного пути.
- Непроизвольные движения конечностей во время сна – иначе говоря, это периодические резкие рывки руками или ногами, не контролируемые человеком. Как правило, они происходят при вхождении в фазу медленного сна и могут привести к пробуждению. А некоторые люди не могут контролировать движения и во время фазы быстрого сна, наглядно показывая, что им снится в конкретный момент. Это отклонение, носящее название «поведенческие отклонения быстрого сна», также может сильно нарушить нормальное течение сна. Оба вышеописанных синдрома зачастую свойственны людям, страдающим болезнью Паркинсона. Соответственно, и избавиться от них также можно с помощью медикаментов, направленных на лечение болезни Паркинсона или также с помощью клоназепама – вида бензодиазепинов.
- Нарколепсия – сравнительно редко встречающееся заболевание – ему подвергается лишь один человек из двух с половиной тысяч. Нарколепсия – это нарушение работы механизмов, ответственных за погружение в сон (или же в фазу быстрого сна, если человек уже заснул).
Человек, страдающий нарколепсией, в любое время суток может подвергнуться приступам, в результате которых он засыпает, неожиданно для всех окружающих, если те не знают о его болезни. Это очень мешает в повседневной жизни, да к тому же и опасно – представьте, например, что произойдёт, если приступ нарколепсии застанет человека за рулём.
Нарколептики очень быстро входят в фазу быстрого сна и могут видеть сны, едва заснув – явление, называемое «гипнагогические галлюцинации». Также могут возникнуть приступы, в ходе которых человек полностью теряет мышечный тонус – это состояние похоже на полное бездействие всех мышц во время быстрого сна. Эта патология носит название «катаплексия» и очередной приступ, как правило, возникает в результате эмоциональных переживаний, зачастую достаточно бывает даже услышанной человеком смешной шутки.
Недавние исследования нарколепсии немного приоткрыли учёным завесу тайны над процессами, контролирующими переход человека из состояния бодрствования ко сну и переход между фазами сна.
Чем и как регулируется сон?
Когда человек бодрствует, его мозг находится в активном и возбуждённом состоянии. Это происходит за счёт двух основных нейронных сетей, которые в качестве нейротрансмиттеров (химических передатчиков импульсов между нервными клетками) используют либо ацетилхолин, либо моноамины – например, норэпинефрин, серотонин, дофамин и гистамин. Нервные клетки, содержащие ацетилхолин и расположенные в верхней части варолиева моста, а также в среднем мозге, активно способствуют активации таламуса.
Когда таламус активен, он, в свою очередь, передаёт в кору головного мозга информацию об окружающем мире, полученную от органов чувств.
Вторая группа нервных клеток, содержащих норэпинефрин, серотонин и дофамин и расположенных в верхней части мозгового ствола, посылают результаты своей активности в гипоталамус, передний мозг и в кору.
Затем в гипоталамусе нервные клетки с содержанием нейротрансмиттера орексина и ещё одна группа клеток, содержащих ацетилхолин или гамма-аминомасляную кислоту, объединяют полученную информацию и передают её в кору головного мозга. В результате этих процессов активируется кора мозга, благодаря чему человеческий мозг может правильно реагировать на сведения, которые таламус получил от органов чувств.
Во время быстрого сна холинергические клетки активируют таламус, что вызывает всплеск нейронных колебаний, подобный тому, который наблюдается у бодрствующего человека. Однако поток моноаминов, идущий из верхней части ствола головного мозга в кору, не испытывает подобной активности. В результате этого информация, передаваемая таламусом в кору, воспринимается нами как сон. Когда активируются нервные клетки, содержащие моноаминовые нейротрансмиттеры, они прекращают фазу быстрого сна.
Клетки ствола головного мозга, отвечающие за пробуждение человека ото сна, подвергаются воздействию двух групп нервных клеток гипоталамуса (который, кстати, как раз и отвечает за основные циклы нашего организма).
Одна из этих групп нервных клеток содержит ингибирующие (т.е. тормозящие) нейротрансмиттеры, такие как галанин и гамма-аминомасляная кислота. Когда эта группа нейронов активизируется, она, по мнению учёных, «отключает» двигательную систему и погружает человека в сон. Какой-либо вред, причинённый этой группе клеток, незамедлительно ведёт к бессоннице.
Вторая группа нервных клеток, расположенная в боковой части гипоталамуса, вызывает пробуждение человека ото сна и выходу из фазы быстрого сна. Она содержит орексин, посредством которого может посылать возбудительные импульсы двигательной системе, а в особенности - нервным клеткам, содержащим моноамины.
В ходе экспериментов, проводимых над животными, из их мозга полностью удалялся орексин, в результате чего у них проявлялись симптомы нарколепсии.
Схожий результат дал и другой эксперимент: был изучен головной мозг двух собак, от природы страдавших нарколепсией. Обследование показало, что у них имелись отклонения в гене, ответственном за выработку орексина.
Хотя у человека нарколепсия редко бывает связана с какими-либо генными отклонениями, у многих заболевших ей от 13 до 25 лет была обнаружена нехватка нервных клеток, содержащих орексин. Недавно проведённые исследования подтвердили, что у больных нарколепсией уровень орексина в головном мозге и в цереброспинальной жидкости необычайно низок. В общем, орексин играет очень важную роль в активизации моноаминной системы, а также препятствует неестественному переходу из состояния бодрствования к состоянию быстрого сна.
Гомеостаз и циркадные ритмы
Нашу потребность во сне и схему самого сна контролируют два основных показателя . Первый – это гомеостаз , потребность человека поддерживать равномерный режим сна. Существует несколько способов подать организму сигнал о том, что он нуждается во сне. Научно доказано, что уровень так называемого аденозина в головном мозге напрямую связан с активностью самого мозга и гомеостазом. Если человек бодрствует в течение длительного срока, то аденозин начинает накапливаться и таким образом воздействует на гомеостаз. Кстати, кофеин, повсеместно используемый как раз как способ справиться с сонливостью, блокирует действие аденозина.
Если человек не высыпается, то потребность во сне постепенно приводит его к упадку умственной активности. Затем, когда у него появляется возможность поспать, человек обычно спит больше обычного – «отсыпается», так сказать. К слову, это самое «отсыпание» всегда начинается с фазы медленного сна.
Второй показатель, влияющий на режим сна – циркадные ритмы.
Супрахиазмальное ядро – небольшая группа нервных клеток, которая служит в качестве внутренних часов человеческого организма. Эти нервные клетки проходят 24-часовой биохимический цикл, определяя время для физической активности организма, для сна, выброса гормонов и других естественных потребностей человека.
Супрахиазмальное ядро также получает сигналы от сетчатки глаза, чтобы в нужное время при необходимости корректировать внутренние часы организма в соответствии с природным циклом смены дня и ночи. Супрахиазмальное ядро посылает сигналы в соседнюю часть головного мозга – паравентрикулярное ядро. То, в свою очередь, взаимодействует с дорсомедиальным ядром гипоталамуса, а оно – с вентролатеральным ядром, в котором клетки, содержащие орексин, контролируют процесс сна и определяют время перехода к пробуждению.
Бодрствующий и спящий мозг