Мозг человека во время сна
Мозг во время сна: активность выше, сознание ниже
Швейцарские исследователи установили, что перед стадией глубокого сна активность между различными функциональными сетями мозга увеличивается, однако это не приводит к эффективной коммуникации. Именно этот факт, по всей видимости, обуславливает нарушение сознания и неспособность адекватного усвоения информации. Наблюдения за спящим мозгом, опубликованные в журнале iScience, могут помочь ученым чуть лучше понять нейрональные основы сознания.
Графический абстракт статьи показывает ее основные выводы и парадокс: глобальная активность функциональных сетей мозга оказывается выше во время второй стадии медленного сна (N2), но при этом эффективность связей резко снижается. Credit:Anjali Tarun et al. / iScience 2020
Сон по-прежнему остается одной из самых неизученных нейрофизиологических функций, и очередной пробел здесь попытались восполнить исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны. Используя функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) и электроэнцефалографию (ЭЭГ), они пронаблюдали за активностью спящего мозга и обнаружили весьма любопытный феномен.
Сон на основе ЭЭГ-активности мозга принято разделять глобально на медленный и быстрый и более частно – на пять стадий, где четыре условно имеют отношение к медленному сну (от первой поверхностной до четвертой глубокой), а пятая сама по себе является быстрым сном. Активность мозга при быстром сне напоминает бодрствование, но при этом мышцы максимально расслаблены, активны лишь мышцы глазных яблок, поэтому эту стадию еще называют сном с быстрым движением глаз. При медленном же сне активность мозга постепенно снижается, достигая минимума при третьей-четвертой стадии, но в это время нейронные сети максимально синхронизируются – наблюдается медленноволновая дельта-активность.
Так вот, чтобы понять, как «ведут» себя функциональные сети мозга, как они взаимодействуют между собой в процессе перехода от бодрствования ко сну, ученые использовали относительно новый подход – паттерны коактивации, основанные на инновациях (innovation-driven co-activation patterns, iCAPS). Суть этого подхода в том, что фиксируется временнАя активность мозга, то есть физиологически значимые моменты региональной активации и деактивации, а не фактическое время активности каждой сети. Это позволило исследователям восстановить те сети покоя мозга, которые перекрываются во время сна и бодрствования как во времени, так и в пространстве, обеспечивая более правдоподобное и, следовательно, предположительно более точное описание «сонной» функциональной организации мозга.
Как выяснилось при одновременных фМРТ и ЭЭГ-наблюдениях, во второй стадии сна интеграция всех функциональных сетей мозга, вопреки ожиданиям, нарастала. То есть между ними увеличивалось количество «запросов» и попыток связи. Но при этом эффективность обработки сигналов снижалась, и постепенно глобальная активность мозга и функциональная связность между его отделами падала к третьей и четвертой фазам сна, приводя к полной потере сознания.
Исследователи отметили, что нестабильность функциональной синхронизации сетей, отвечающих за когнитивные процессы и, условно, сознание, начинается уже во второй фазе, но при этом активность между сетями повышается, как бы пытаясь это компенсировать. Но чем глубже мозг погружается в сон, тем больше нарушается взаимодействие между сетями мозга.
Ученые надеются, что разобравшись в том, что происходит с мозгом во сне, они смогут приблизиться к пониманию устройства сознания и что-то осознанно предпринимать во время его нарушений.
Текст: Анна Хоружая
NREM sleep stages specifically alter dynamical integration of large-scale brain networks by Anjali Tarun et al. in iScience. Published December 2020
Как недосып влияет на мозг
Зарубежные ученые провели ряд исследований, в результате которых выяснили, что недосып у людей среднего возраста становится причиной рисков развития деменции в более позднем возрасте. При этом не все точно понимают, как именно это происходит. А связь прямая, отмечают специалисты, так как недостаток сна и некачественный сон приводят к ряду серьезных проблем. О том, как именно мозг и психика реагируют на недосып, «АиФ» рассказал кандидат психологических наук, психоаналитик, клинический психолог высшей категории, сомнолог, доцент Алексей Мелехин.
Фото: pixaby.com
Негативная реакция
Мозг не может не реагировать на недостаток сна, и этому есть несколько объяснений. «Мозг как орган состоит из клеток, нейронов. Недосып приводит к такому явлению, как стресс, то есть влияет на способность нервных клеток правильно работать, размножаться и обеспечивать те или иные функции, как, например, память, внимание и прочие», — говорит Алексей Мелехин.
Специалист отмечает, что при нехватке сна начинает нарушаться нейрогенез, то есть способность клеток восстанавливаться, строить новые связи для обеспечения базовых функций и перестраиваться. «При недосыпе ухудшается обучаемость, то есть человеку становится трудно усваивать новую информацию, нарушаются процессы мышления, становится трудно что-то скооперировать, систематизировать», — говорит Алексей Мелехин. Начинается преждевременное старение мозга.
Под старением мозга мы понимаем как раз нейрогенез. В этом случае замедляется скорость образования новых связей и новых клеток. В мозге в норме происходят процессы, которые обеспечивают как развитие новых нервных клеток, так и их нормальное функционирование, чтобы не было воспалительных процессов в органе, чтобы правильно шла регенерация. Такое состояние называется нейроглия. А при старении мозга, отмечает сомнолог, оно изменяется. «Сон фактически служит для мозга и психики определенной “очисткой”, потому что во время сна происходит детоксикация от продуктов распада», — говорит Алексей Мелехин. Соответственно, если человек плохо спит, все процессы нарушаются.
«Если мы говорим про людей 65+, то риски сосудистых аварий, в частности сосудов головного мозга, на этом фоне возрастают, отмечается отложение амилоида, а значит, растут риски развития болезни Альцгеймера. И эти риски выше у тех людей, у которых отмечается нарушение сна», — говорит Алексей Мелехин.
При недосыпе чаще всего страдают префронтальные отделы — это лобные доли, которые отвечают за программирование, контроль, обеспечивают то, как мы функционируем, говорит сомнолог. И, конечно же, отмечает специалист, надо понимать, что недосып приводит к раздражению подкорковых отделов, эмоционального мозга, лимбической системы.
Фото: pixabay.com
Как распознать
При недосыпе, говорит Алексей Мелехин, на фоне раздражения лимбической системы появляются такие последствия, как:
Понять, что у человека недосып, не каждый может сразу. «В основном это устанавливается в результате обследования. Есть специальная шкала сонливости, она находится в открытом доступе, по ней каждого человека просят отметить у него наличие сонливости в тех или иных ситуациях. И чем выше балл, тем больше вероятность, что у человека есть недосып», — говорит Алексей Мелехин. То есть первый пункт, по которому определяется недосып, это наличие сонливости — как дневной, так и вообще.
«Тут важно не начать измерять недосып часами, потому что у всех людей свои индивидуальные особенности по времени сна», — говорит Алексей Мелехин. И советует смотреть еще на такой пункт, как состояние с утра. «Если вы просыпаетесь разбитыми, с головной болью, красными глазами, раздражительностью, то явно что-то происходит во сне», — говорит Алексей Мелехин. Так что эти два индикатора ярче других покажут, что есть проблема. И с ней уже стоит идти к врачу.
Варианты недосыпа
В попытках разобраться, почему человеку не хватает сна, нужно понимать следующее: есть недосып естественный, а есть искусственный. Под естественным вариантом понимают нарушение сна вследствие ряда причин. Например, недосып в структуре различных заболеваний, говорит специалист. «Это могут быть как психические, так и неврологические и даже соматические болезни. Например, большинство психических расстройств тревожного спектра сопровождаются недосыпом и тревожным сном», — говорит Алексей Мелехин.
Искусственный недосып, отмечает сомнолог, развивается тогда, когда человек сам вмешивается в свой сон. Например, в погоне за стремлением сделать свой сон более здоровым начинает ставить будильники на «правильное» время, потому что в ряде источников написано, что вставать лучше в 5, чем в 10. Также если пытается менять привычки, чтобы уходить ко сну, когда к этому не готов.
Фото: unsplash.com, Ethan Sykes
Кроме того, не все понимают разницу между недосыпом и усталостью, приписывая ощущение второго к первому. «Сонливость — это естественный процесс, когда хочется спать. У человека закрываются глаза, его тянет в сон, туманность в теле появляется, полудремное состояние, расслабляются мышцы, особенно шеи, когда начинает голову клонить вниз. Именно это является состоянием сонливости», — говорит Алексей Мелехин. При этом, как отмечает специалист, люди нередко путают это состояние с усталостью.
Причина такого смещения в том, что люди после работы стали чаще приходить и ложиться на кровать с целью немного отдохнуть — смотрят что-то в гаджетах, читают книжки. Из-за этого, предупреждает сомнолог, стирается ассоциация кровати как места для сна и расслабления. Итогом становится то, что, когда человек ложится в нее, он не может уснуть. Формируется недосып. «И это тянет преждевременное старение мозга, а также проблемы с психикой, потому что они взаимосвязаны и друг без друга рассматриваться не могут», — отмечает Алексе Мелехин. А нарушения в этой паре приводят и к риску ухудшения работы мозга, развитию ранней деменции, а также к различным сбоям в иммунитете и прочим неприятностям со здоровьем.
Зачем мы спим и какие сны считаются самыми опасными для здоровья
Содержание:
С каждым годом появляются все новые и новые исследования, связанные со сновидениями и работой организма во время сна. Однако ученые до сих пор не пришли к единогласному выводу, зачем мы спим и почему мозг во время отдыха продолжает функционировать.
apteka24.ua решила разобраться в этом вопросе и рассказать самые интересные факты о человеческом сне.
Что такое сон: его разновидности и фазы сна человека
Сон — это постоянно повторяющийся циклический процесс, который чередуется с бодрствованием. Уже в первые минуты засыпания в нашем организме начинают происходить изменения: температура тела падает, активность мозга снижается, замедляется пульс и дыхание. Вследствие этого человек расходует меньше энергии во время сна.
Наш отдых подчинен некой системности и цикличности. Всего существует 2 фазы сна: медленная и быстрая, а вместе они делятся на 4 стадии [Проверенный источник] :
Первая. Она длится 1-5 минут и начинается сразу после того, как человек задремал. У него замедляется дыхание, пульс и начинается плавный переход во вторую стадию.
Вторая. Включает дальнейшее замедление активности тела и мозга. Ее продолжительность составляет 10-60 минут. На двух ранних этапах цикла сна гораздо легче проснуться.
Третья. Это последняя стадия медленного сна, которая длится 20-40 минут. Мышцы и тело расслабляются еще больше, а мозговые волны демонстрируют четкую картину замедленной активности, разительно отличающейся от активности мозга в состоянии бодрствования. Считается, что глубокий сон играет важную роль в восстановлении организма.
Четвертая. Единственная стадия быстрого сна длиною от 10 до 60 минут. В это время активность мозга возрастает, и большая часть тела, за исключением глаз и дыхательных мышц, испытывает временный паралич. Именно на четвертой стадии чаще всего снятся сновидения.
Многие до сих пор не знают, сколько нужно спать в сутки взрослому человеку. Для хорошего самочувствия необходимо отдыхать 7-8 часов в сутки, что составляет 5-6 циклов сна. Тогда человек будет бодрым и активным весь день.
Но что делает мозг во время сна? Он замедляет свою работу или наоборот активизирует?
Как работает мозг во время сна: новые научные открытия
Если нам так необходим ежедневный ночной отдых, то почему мозг не прекращает свою деятельность даже ночью?
Вначале они попадают в межклеточное пространство, после чего по специальным каналам (глимфатическая система) спускаются в спинномозговую жидкость, а далее попадают в печень, почки и через выделительную систему полностью выводятся из организма.
Из вышесказанного можно сделать вывод, почему мозг не спит и в чем состоит основная цель сна. Она заключается в возможности удалять переработанные продукты жизнедеятельности его клеток. Если затягивать осуществление данного процесса, то такие токсичные вещества будут накапливаться, и в работе всего организма начнут происходить сбои.
Кроме того, ионы, содержащиеся в каналах глимфатической системы, принимают участие в смене состояния бодрствования на сон и обратно. Когда в межклеточной жидкости собирается большое количество ионов калия, а концентрация магния и кальция уменьшается, человек просыпается. Таким образом, некоторые функции сна напрямую связаны с поддержанием электролитного баланса.
Еще одно интересное утверждение в сомнологии (наука о снах) заключается в том, что практически каждый человек видит сны, а некоторые из них даже несут угрозу для его организма.
Осознанные сновидения: как они возникают и чем могут быть опасны
Все, что мы видим во сне, можно разделить на неосознанные и осознанные сновидения. В первом случае человек не может различить сон, воспринимая сновидение как реальность, на которую он не способен повлиять. Во второй ситуации, во время осознанного сновидения, он осознает, что находится не наяву, а во сне, поэтому может контролировать свои действия.
Недавний опрос показал, что 55% взрослых людей [Проверенный источник] хотя бы раз в жизни видели осознанное сновидение, а 23% опрошенных испытывают осознанные сновидения не реже одного раза в месяц.
Во время такого вида отдыха увеличивается уровень активности префронтальной коры головного мозга и достигает такого же уровня, как и при состоянии бодрствования. По этой причине осознанные сновидения можно назвать «гибридным состоянием сна и бодрствования».
Сегодня многие ученые сходятся во мнении, что некоторые осознанные сны перетекают в неосознанные. В этом смысле осознанность — это аспект сновидений, который можно вызвать разными способами. Например, проснуться посреди ночи, а затем по прошествии определенного времени снова вернуться в постель или включать внешние раздражители (свет, музыку) во время быстрого сна.
Что касается частого видения осознанных снов, то оно имеет как негативные, так и позитивные стороны. Такой вид снов стирает границы между сновидениями и реальностью, что может иметь негативные последствия для психического здоровья человека. Он может начать думать, что произошедшее во сне действительно случилось наяву, или специально каждую ночь провоцировать у себя такое состояние.
Однако осознанные сны имеют и положительные моменты. Во время них люди могут бороться со страхами, с которыми после этого им будет проще справляться в реальной жизни или регулировать кошмары, леча их таким методом.
Врачи рекомендуют самостоятельно не провоцировать осознанные сновидения, так как это может привести к потере тонкой грани между сном и реальностью.
Помните, любому человеку необходим ежедневный сон с минимальной длительностью, равной 7 часам, ведь именно за это время из мозга выводятся все токсические продукты его жизнедеятельности, что способствует нормальному функционированию всего организма.
Если вам мешают заснуть головные боли, а в особенности мигрень, то пора задуматься о ее лечении. Читайте нашу свежую статью, как выбрать таблетки от мигрени и в чем ее отличие от головной боли.
apteka24.ua — первая интернет-аптека, которой можно доверять.
Источники
apteka24.ua предоставляет исчерпывающую и надежную информацию по вопросам медицины, здоровья и благополучия, однако постановка диагноза и выбор методики лечения могут осуществляться только вашим лечащим врачом! Самолечение может быть небезопасным для вашего здоровья. apteka24.ua не несет ответственности за возможные негативные последствия, возникшие в результате использования пользователями apteka24.ua информации, размещенной на сайте.
Сон с точки зрения физиологии
Сон с точки зрения физиологии
Этот краткий обзор посвящен одному из самых привычных физиологических состояний – сну. Большинство из нас не задумываются о роли сна в поддержании хорошего самочувствия до тех пор, пока не столкнуться с его нарушениями.
Правильный циркадианный ритм (цикл сон-бодрствование) обеспечивается взаимным влиянием множества структур нервной системы и специальных вещества-нейромедиаторов, отлаженная работа которых поддерживает хрупкое равновесие этой сложной системы.
Какие основные структуры мозга отвечают за здоровый сон?
Центр бодрствования — ретикулярные ядра моста, улавливают различные стимулы из внешней среды и при достаточной интенсивности внешних сигналов (звонок будильника или яркий солнечный свет) мы просыпаемся.
Главным центром сна является центральное серое вещество среднего мозга, ядра шва, содержащие в себе серотониновые нейроны, которые с помощью одноименного нейромедиатора (серотонина) убирают лишние информационные потоки в мозге, после чего в игру вступают нейроны ГАМК (гаммааминомаслянной кислоты — главного тормозного медиатора ЦНС), которые интенсивно блокируют зрительные, слуховые и прочие стимулы, этот эффект закрепляется специальными структурами — ядрами таламуса.
Таким образом, в ЦНС идет конкуренция систем, отвечающих за сон и бодрствование. Главные центры бодрствования в качестве медиатора используют глутаминовую кислоту, активизирующую работу ЦНС.
В процессе перехода от сна к бодрствованию важную роль, помимо ретикулярной формации, играет голубое пятно — структура, расположенная в передней верхней части моста, активно выделяющая норадреналин. Норадреналин оказывает как тормозное, так и возбуждающее действие на нервную систему, в зависимости от того, на какую структуру мозга происходит воздействие. Для понимания процессов активации ЦНС важно знать, что на центральное серое вещество он действует как тормозный медиатор, таким образом нивелируя “снотворное” воздействие этой структуры на организм. Активация голубого пятна ведет к “пробуждению” нервной системы. Голубое пятно воздуждается в периоды стресса и опасности. Именно эта структура отвечает за бессонные ночи перед экзаменом, собеседованием и другими субъективно тревожными событиями.
Параллельно с этим существует система, распознающая время суток (день/ночь), которая в дальнейшем взаимодействует с центрами сна и бодрствования — супрахиазменные ядра гипоталамуса. Нарушения процессов засыпания и пробуждения после долгих перелетов, так называемый джетлаг, это и есть тот процесс, который требуется этой системе для адаптации к изменению часовых поясов.
Зачем нашему организму нужен сон? В чем его функция?
Достоверно известно, что во время ночного сна синтезируются и высвобождаются важные гормональные вещества, снижается температура тела и сердечный ритм, что способствует общему восстановлению организма.
Мы же сосредоточим внимание на пользе, которую сон оказывает на функции нервной системы.
Одним из ключевых бонусов является сортировка накопленной за день информации на важную и малосущественную и процесс «стирания» последней.
Почему это важно?
Также во время сна активируются те нейроны, которые бездействовали днем, таким образом центральная нервная система настраивает саму себя, чтобы все нервные клетки были в тонусе и готовы приступить к работе в любой момент. Этот механизм также обеспечивает стабильность старых воспоминаний — информации о детстве, школьных и институтских знаниях и т.д.
В целом сон оказывает огромное положительной воздействие на память и нейропластичность — способность к формированию новых нейрональных связей.
Зачем нужна разные фазы сна и сколько их должно быть в норме?
У млекопитающих существует две фазы сна — REM и nonREM.
REM (rapid eye movement — быстрые движения глаз (БДГ)) — фаза сна, во время которой люди видят сновидения, ее также называет фазой парадоксального сна. Сновидения можно назвать побочным продуктом тех восстановительных процессов, которые происходят в головном мозге. Ученые выяснили, что сновидение — по сути галлюцинаторная активность, относящаяся к норме — это не что иное, как попытка нашего мозга составить более-менее связный образ из различных хаотичных сигналов, которые рождаются во время ночного сна в ЦНС.
Что же происходит с организмом во время сновидения? Во время REM сна электрическая активность мозга практически совпадает с той, что наблюдается в период бодрствования, при этом в ЦНС существенно снижена продукция ряда нейромедиаторов: норадреналина, серотонина и гистамина. Также снижается количество глицина и ГАМК, что в совокупности вызывает парализацию скелетной мускулатуры. Именно поэтому в норме, когда во сне человеку представляется, что он бежит, плывет, дерется или выполняет любые другие активные действия, в реальности он неподвижно лежит под одеялом. Из-за сбоев в проведении импульсов и нейромедиаторной активности во время REM фазы сна возникает ряд нарушений: лунатизм — хождение во сне, сонный паралич — ситуации, когда человек проснулся, но не может пошевелиться.
Некоторые исследователи пришли к выводу, что REM сон в большей степени отвечает за нормальное функционирование памяти. Его отсутствие, соответственно, ведет к серьезным мнестико-интеллектуальным нарушениям. Именно во время REM сна происходит повторение важной новой информации, полученной в течение дня.
Что делать, если возникли проблемы со сном?
Казалось бы, неудивительно, что настолько сложно устроенная система периодами дает сбой, что проявляется нарушениями сна. Наверняка каждый человек хоть раз в жизни сталкивался с теми или иными проявлениями бессонницы, возникающими в связи с внешними событиями: волнением перед экзаменом, похмельем после бурного веселья, серьезным стрессом.
Ряд проблем со сном можно решить соблюдением простых правил гигиены.
Как быть, если бессонница беспокоит постоянно?
Когда проблемы возникают краткосрочно (1-2 дня) в этом нет ничего катастрофического.
Но если вы на постоянной основе считаете овечек по вечерам и доходите в своих подсчетах до сотни или вскакиваете раньше будильника с роем мыслей в голове, то ситуация является очень серьезной и требует вмешательства специалиста.
Какими же бывают нарушения сна (инсомния)?
Их разделяют на раннюю, среднюю и позднюю инсомнию — когда человек не может заснуть, спит поверхностным сном в течение ночи и мучается от ранних пробуждений, соответственно.
Нередко бессонница маскирует более существенные проблемы, а точнее, является их следствием.
Очень часто люди, обращающиеся за помощью, рассказывают о том, что перед сном в голову лезут навязчивые мысли — о жизненных проблемах, а иногда и просто какая-то бессвязная ерунда, сердце бешено стучит в груди и учащается дыхание. Это проявления тревоги, которая, в свою очередь, не позволяет уснуть.
Нередко клиенты говорят, что просыпаясь утром намного раньше запланированного, они ощущают «камень на сердце», “ком в горле” и “будто бы кошки скребут на душе”. Обычно подобные симптомы также сопровождаются плаксивостью, фиксацией на тяжелых, грустных мыслях, ощущением, что жизнь кончена, а возникшие проблемы неразрешимы. Все эти признаки указывают на депрессию.
Симптомы тревоги и депрессии являются частой проблемой человека, живущего в современном обществе, особенно если его профессия связана со стрессом и активным общением с другими людьми. Важно помнить о том, что любую проблему правильно решать в зачатке. Психологический дискомфорт, также как и любое заболевание, с течением времени только усугубляется, принимает хронические формы и намного сложнее поддается лечению. Тут уместна аналогия с больным зубом. Если вы регулярно посещаете стоматолога и вовремя решаете проблемы с дефектом эмали, то никогда не столкнетесь с воспалением нерва.
Только психика — это структура намного более хрупкая и тяжело поддающаяся восстановлению.
Нарушения сна и сопутствующие им проблемы требуют грамотного и своевременного лечения. Поэтому призываем вас внимательно отнестись к своему здоровью и при наличии проблем, пройти дигностику у специалиста.