Парадоксальная фаза сна с возрастом
Парадокс нашего сна: тело спит — мозг работает!
Фазы сна
Человек не может существовать без полноценного отдыха и сна. Треть своей жизни люди вынуждены тратить на сон, во время которого восстанавливаются силы, а все органы находятся в состоянии покоя.
До изобретения электроэнцефалограммы ученые-сомнологи были уверены, что на протяжении всего ночного отдыха мозг человека также отдыхает. Когда впервые стали проводить исследования ЭЭГ на спящих людях, то учёные смогли разграничить некоторые фаза сна и переходов к нему.
На основании этих исследований и были выведены 4 основные фазы сна человека:
Открытие парадоксального сна
До 1953 года пользовались именно четырёхступенчатой классификацией сна, пока сотрудники Чикагского университета не сделали интересное открытие.
В своих исследованиях 2 юных учёных Юджин Асерински и Натаниэль Клейтмен выявили одну занимательную вещь.
Важно: во время сна испытуемые люди начинали быстро вращать глазными яблоками через закрытые веки. Со стороны это выглядело, как будто они наблюдают за чем-то очень динамичным. При этом люди действительно крепко спали, и разбудить их было очень сложно.
Когда добровольцев испытаний всё же удавалось разбудить, то каждый из них рассказывал о своих ярких и красочных сновидениях.
На основании этого наблюдения и была выведена пятая стадия сна — БДГ-фаза («быстрые движения глаз»). В английском написании: REM-phase (rapid eye movement).
Почему его назвали парадоксальным?
Весь парадокс этой фазы заключается в том, что по физическим показателям человек очень крепко спит. Он не реагирует на внешние раздражители (шум, яркий свет, громкие звуки), а его мышцы находятся в максимально расслабленном состоянии, приближенном по динамике к параличу.
При этом активность головного мозга по данным ЭЭГ соответствует фазе полного бодрствования. Мозг посылает сигналы на сердце, которое начинается сокращаться на дневном уровне, и начинается усиленный кровоток ко всем органам. Увеличивается частота дыхания, происходит выработка гормонов.
Справка: такое состояние человека по-научному называют «вегетативной бурей».
По сути, получается самый настоящий парадокс: по параметрам мозговой деятельности, дыхательной и кровеносной систем человек не спит, но на самом деле находится без сознания и в состоянии, похожем на паралич.
Особенности парадоксальной стадии
Как и все другие стадии, БДГ-фаза идёт по цикличному сценарию, повторяясь несколько раз за ночь, но не более 20 минут в каждом цикле. В общем объёме она занимает примерно четверть всего ночного сна — приблизительно 120 минут. Именно такими повторами этой стадии можно объяснить, что мы способны видеть и запомнить несколько сновидений в течение ночи. В среднем состояние парадоксального сна наступает примерно через полтора часа после засыпания.
Если условно нарисовать график сна, то четыре фазы, предшествующие БДГ-стадии, будут кривой, стремящейся вниз, а сама REM-фаза станет пиком и выведет кривую на синусоиду. Исходя из вышеизложенного, подобная синусоида носит повторяющийся характер.
Важно: чем больше у человека нагрузка на мозг в течение дня, тем дольше длится эта фаза. Это наблюдение имеет и обратный эффект — при большой физической дневной нагрузке, стадия парадоксального сна минимальна.
Всем нам знакомо состояние — «спит как убитый». Если человек физически устал за день, например, при тяжёлой работе или при спортивных тренировках, то ночью сновидений, о которых поутру он вспомнит, не будет.
Наша нервная система имеет собственный «пульт управления» — спинной мозг. Во время БДГ-сна все мышцы блокированы этим «пультом». Но почему тогда глазное яблоко приходит в движение?
Ответ в физиологии: мышцы глаз — это единственные мышцы в теле человека, которые не зависят от спинного мозга. Они сокращаются, и поэтому создаётся впечатление быстрого моргания под закрытыми веками.
Парадоксальный сон как ступень эволюции
Изначально открытие новой фазы сна не укладывалось в общую картину по Дарвину. В животном мире есть только 2 элемента жизни: активная часть и спокойная, бодрствование и сон. Наличие пограничного состояния не присуще никаким другим видам, кроме человека. Быстрый сон по параметрам активной жизни — это отдельное эволюционное приобретение.
Во время этой стадии у человека, как у представителя класса млекопитающих, отсутствует терморегуляция, что свойственно другому классу животных — хладнокровным. То есть во время парадоксального сна наш организм не держит собственную температуру тела, а пытается прийти в тепловое равновесие с окружающей средой.
Справка: в теории, если бы такая фаза длилась всю ночь, температура тела человека была бы равна температуре вокруг него.
Выявление БДГ-фазы в исследованиях
По причине, что данные стадии парадоксального сна и стадии активной деятельности мозга практически равны по улавливаемым волнам, учёные добавили отдельные условия:
В случае если ЭЭГ показывает активные бета-волны, ЭОГ фиксирует движение, а ЭМГ отражает данные по покою шейных мышц, можно смело говорить о стадии парадоксального сна.
Все три исследования вкупе помогают выявить серьёзные нарушения сна, особенно если у пациента есть проблемы по цикличности ночного отдыха.
Сонный паралич
Другое название этого заболевания — катаплексия при пробуждении. Человек находится в сознании и понимании происходящего вокруг, но не состоянии пошевелить никакими мышцами, кроме глазных. Это происходит при аномалии БДГ-фазы: больной резко просыпается, его мозг, по причине активности ещё во сне уже готов к работе, но тело работать пока не может.
Сонный паралич длится от нескольких секунд до нескольких минут. Физиологически он безвреден для человека, но может нанести психологический урон или привить новые фобии, например боязнь сна — гипнофобию.
Заключение
Человеческий мозг со всеми его возможностями до конца не изучен. Исходя из полувековых наблюдений и экспериментов со сном, учёные до сих пор не смогли найти ответ, как наладить БДГ-фазу. При нарушении стадии парадоксального сна есть только вспомогательные терапии, направленные на уравновешивание физической и умственной нагрузки либо на принятие ноотропных препаратов.
Сокращение фазы быстрого сна связали с увеличением риска развития деменции
Futurama / 20th Century Fox 1999
Команда американских ученых провела исследование связи нарушения различных фаз сна и возникновения деменции в пожилом возрасте. Изучив качество сна 321 человека в возрасте старше 60 лет, они выяснили, что уменьшение длительности фазы быстрого сна всего на один процент приводит к повышению вероятности появления деменции в течение последующих 12 лет на девять процентов. Статья опубликована в журнале Neurology.
Нарушения сна являются симптомом многих нейродегенеративных и психических заболеваний и синдромов, в том числе и деменции — приобретенного слабоумия, характеризующегося нарушением когнитивных функций, которое чаще всего возникает в старости. Однако, связь появления и развития деменции и нарушения разных фаз сна, а именно различий между стадиями медленного сна, во время которого происходит засыпание, и быстрым сном, который характеризуется повышенной мозговой активностью, до сих пор не изучена до конца.
Авторы новой работы провели исследование связи нарушения фаз быстрого сна и последующего развития деменции в пожилом возрасте. Они обследовали сон 321 человека в возрасте старше шестидесяти лет (средний возраст участника эксперимента равнялся 67 годам) с помощью полисомнографии — метода измерения различных физиологических показателей (дыхания, сердцебиения, активности головного мозга), который помогает выявить продолжительность каждой фазы сна, а также его общее качество и глубину. В течение последующих 12 лет они собирали данные о возникновении деменции, а также различных синдромов болезни Альцгеймера. На момент измерения качества сна все участники эксперимента были психически здоровы, не имели проблем со сном, не принимали медикаменты, влияющие на сон, а также не имели задокументированных симптомов проявления нейродегенеративных заболеваний.
Ученые выяснили, что в течение 12 лет после обследования фаз сна симптомы деменции проявились среди 32 участников, у 24 из которых деменция была также синдромом болезни Альцгеймера. Исследователи сравнили данные различных фаз сна среди людей, не проявляющих симптомы, и пациентов с деменцией. Качество, продолжительность и время входа в медленные фазы сна не отличалось среди групп, в связи с чем ученые сочли качество медленного сна фактором, не играющим большую роль в возникновении деменции. Параметры, характеризующие фазу быстрого сна, однако, существенно отличались среди групп: исследователи выяснили, что люди, у которых в дальнейшем проявились симптомы деменции, тратили больше времени на вход в фазу быстрого сна и, в среднем, проводили в ней меньше времени. Считается, что средний показатель времени, которое здоровый человек проводит в фазе быстрого сна, — это примерно 20-25 процентов от всего ночного сна. Люди, проявившие симптомы деменции, проводили в этой фазе в среднем 17 процентов ночного сна. Ученые также выявили закономерность, в соответствии с которой уменьшение времени, проведенного в фазе быстрого сна, всего на один процент приводило к увеличению риска возникновения деменции на девять процентов.
Авторы работы отмечают, что их исследование показывает связь между нарушением сна в быстрой фазе и последующим возникновением деменции в пожилом возрасте. Исследователи отмечают, что их результаты могут помочь в раннем выявлении деменции, а также в своевременном введении методов профилактики. Кроме того, ученые отмечают, что для подробного изучения этой тенденции, а также причин связи между нарушением фазы быстрого сна и появлением нейродегенеративных синдромов в будущем необходимо увеличить количество участников подобных экспериментов. Также стоит отметить, что качество сна в исследовании измерялось один раз, и для выявления более точной тенденции между ухудшением фазы быстрого сна и появлением деменции в будущем необходимо анализировать сон участников систематически.
Проблемы со сном считают предшественником многих нейродегенеративных заболеваний. Так, в нашей заметке вы можете узнать о том, как недостаток сна связан с появлением в мозге белков бета-амилоидов, связанных с возникновением болезни Альцгеймера.
Парадоксальная фаза сна с возрастом
а) REM-сон (парадоксальный сон, десинхронизированный сон). В течение нормального ночного сна периоды REM-сна длительностью 5-30 мин обычно появляются в среднем через каждые 90 мин. Если человек очень утомлен, длительность каждого периода REM-сна укорачивается, и этот сон даже может отсутствовать. С другой стороны, по мере восстановления сил в течение ночи длительность эпизодов REM-сна у человека значительно возрастает.
Далее перечислены некоторые из важных характеристик REM-сна.
1. REM-сон, как правило, сопровождается оживленным сновидением и активными движениями мускулатуры тела.
2. Во время REM-сна человека труднее разбудить сенсорными стимулами, чем во время медленноволнового сна, но все же люди обычно спонтанно просыпаются утром во время эпизода REM-сна.
3. Мышечный тонус во всем теле чрезвычайно снижен, что указывает на сильное торможение спинальных моторных центров.
4. Частота сердечных сокращений и дыхательный ритм обычно становятся нерегулярными, что характерно для состояния сновидений.
5. Несмотря на резкое торможение периферических мышц, осуществляются нерегулярные мышечные движения, которые дополняют быстрые движения глаз.
6. Мозг при REM-сне высокоактивен, и общий мозговой метаболизм может повышаться на 20%. На электроэнцефалограмме регистрируются типичные мозговые волны, подобные тем, которые характерны для бодрствования. Этот тип сна называют также парадоксальным сном. Парадокс заключается в том, что человек может спокойно спать при выраженной активности мозга.
Итак, во время REM-сна мозг достаточно активен. Однако мозговая активность не направляется по соответствующим путям, способным заставить человека полностью осознать окружающую ситуацию и, следовательно, по-настоящему проснуться.
Постепенное изменение характера мозговых волн во время разных стадий бодрствования и сна
Основные теории сна
Представление о развитии сна под действием активного тормозного процесса. Согласно ранней теории сна, он развивается в связи с тем, что возбуждающие области верхней части ствола мозга (ретикулярная активирующая система) просто утомляются в течение рабочего дня и в результате становятся неактивными. Такое представление называют пассивной теорией сна. Важный эксперимент изменил эту точку зрения в пользу современного мнения о развитии сна в результате активного тормозного процесса. Было доказано, что пересечение мозгового ствола на уровне средней части моста создает мозг, который никогда не спит. Другими словами, по-видимому, в стволе мозга ниже уровня середины моста есть некий центр, необходимый для развития сна путем торможения других частей головного мозга.
а) Нервные центры, нейрогуморальные вещества и механизмы, которые могут вызывать сон. Возможная специфическая роль серотонина. Стимуляция некоторых специфических областей мозга может вызывать сон, очень похожий на нормальный. Далее перечислены некоторые из этих областей.
1. Самой заметной областью, стимуляция которой вызывает почти нормальный сон, являются ядра шва в нижней половине моста и в продолговатом мозге. Эти ядра представлены тонким слоем специфических нейронов, расположенных по средней линии. Нервные волокна от этих ядер распространяются местно, к ретикулярной формации ствола мозга, а также вверх, к таламусу, гипоталамусу, большинству областей лимбической системы и даже к новой коре большого мозга. Кроме того, волокна распространяются вниз к спинному мозгу, заканчиваясь в задних рогах, где они могут тормозить входящие сенсорные сигналы, включая болевые.
Известно также, что многие окончания нервных волокон от ядер шва секретируют серотонин. После введения животным лекарств, блокирующих образование серотонина, эти животные часто не могут заснуть в течение нескольких дней. Это позволяет считать серотонин главным медиатором, связанным с развитием сна.
2. Стимуляция некоторых областей ядра одиночного тракта может также вызывать сон. Это ядро продолговатого мозга и моста является конечной станцией для висцеральных сенсорных сигналов, входящих в мозг в составе блуждающих и языкоглоточных нервов.
3. Развитию сна также может способствовать стимуляция нескольких областей промежуточного мозга. К ним относят: (1) ростральную часть гипоталамуса, главным образом область над зрительным перекрестом (супрахиазмальная); (2) некоторые области диффузных ядер таламуса.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021