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.

Кроме постоянной сонливости, бессонница может повлечь за собой много других негативных последствий. Наиболее часто встречающиеся из них – разнообразные нарушения сна (выражающиеся чаще всего в нарушенном режиме сна) или конкретных его фаз.

• 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.

Также недостаток сна может привести к повышению кровяного давления и увеличивает риск сердечного приступа. Постоянная сонливость ведёт к несчастным случаям, в особенности к авариям на дороге.

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).

Эта болезнь связана с недостаточным количеством нервных клеток в боковой части гипоталамуса, содержащей также нейротрансмиттер орексин (также носящий название «гипокретин»).

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

Каждое живое существо на планете должно спать. Сновидение – это запутанная, но очень интересная тема, которую ученые никак не могут до конца разгадать. Продолжительность сна здорового человека должна быть от 6 до 8 часов.

Во время сна организм человека полностью отдыхает, память освобождается от бесполезной информации, тело насыщается новой энергией, а также возможна очистка организма от токсинов. Только, отдыхает ли мозг во сне – вот вопрос, который волновал ученых. После того как изобрели электроэнцефалограмму (ЭЭГ), стало возможно наблюдение деятельности не только всех органов, но и мозга во время ночного отдыха.

Вопрос о том, как функционирует орган во время сна, и какая область отвечает за сновидения, раскрыт только частично. Можно объяснить лишь некоторые моменты, которые происходят с организмом человека, когда он отдыхает. Активность мозга различается с учетом фаз, которые повторяются каждые полтора часа.

Циклы работы мозга во время сна

О том, как работает мозг во время сна, существует несколько мнений и теорий. До возникновения ЭЭГ считали, что во время ночного отдыха мозговая деятельность осуществляется медленнее, а через время и совсем перестает функционировать. После изобретения электроэнцефалограммы эту теорию оспорили и доказали, что мозг человека не отдыхает совсем, а даже, наоборот, в ночное время он работает активнее для того, чтобы подготовить организм к продуктивному дню.

Существует два цикла мозговой деятельности во время ночного отдыха:

1. Стадия медленного сна.
2. Быстрая фаза сна.

В медленной стадии общая температура тела человека понижается, в сером веществе постепенно замедляются и затухают колебания нейронов, замедляется сердцебиение, а также все мышцы максимально расслабляются.

За сновидения отвечает специальный отдел головного мозга – это гипоталамус. За рокировку толчков между нейронами в органе отвечают нейротрансмиттеры, которые выступают как химические проводники. Этот специальный отдел имеет нервные клетки, которые приводят к торможению производства нейтротрансмиттеров.

В быстрой фазе таламус возбуждается за счет холинергических рецепторов. Эти рецепторы возбуждаются благодаря ацетилхолину. Указанные клетки размещаются в верхней части варолиева моста и среднего ядра мозга. За счет стремительной деятельности этих клеток происходит всплеск колебаний нейронов. Для этого времени характерно действие и функционирование серого вещества так же, как и во время бодрствования.

Читайте также

Бессонница при климаксе встречается достаточно часто. Ее появление спровоцировано гормональными изменениями в…

Исходя из этого, трансмиттеры моноамины не чувствуют никакой энергичности, когда направляются к коре головного мозга от верхней доли ствола. Как результат, человек воспринимает все за сновидение, так как материал поставляется в кору от таламуса.

Сновидения в медленную фазу

Так как многих ученых интересовало, отдыхает ли мозг во время сна, то были направлены все силы на выяснение этого, а также вопроса о сновидениях, которые возникают. Быстрая и медленная фаза за ночь чередуются между собой до 6 раз. То есть их смена происходит с периодичностью в 120 минут. Как правило, сновидения возникают с такой же периодичностью. Сновидением называют образные представления, которые возникают в процессе быстрого сна. Они могут проявляться бурно, яро и эмоционально.

В медленной фазе никаких сновидений не наблюдается, точнее, они есть, но насколько короткие и тусклые, что человек их просто не запоминает. Ее длительность составляет 80% ото всей продолжительности сна.

За этот период полностью расслабляются мышцы тела, замедляется сердечная деятельность, различные виды чувствительности практически сводятся к нулю, а мышление полностью прекращается.

Существует четыре стадии медленной фазы:

• Дремота. В этой фазе происходит обдумывание всего, что произошло в течение дня. Мозг запускается, точнее, он все еще продолжает активно работать, и на подсознании все еще пытается найти выход из различных ситуаций и ответы на вопросы, которые человека волновали в течение дня.
• Медленная глубина. Для этого времени характерны вспышки слуховой чувствительности, поэтому человека можно легко разбудить.
• Переходная фаза.
• Глубокий ночной отдых. Как раз в этой фазе осуществляется наибольшее расслабление мозга и происходит его восстановление. Человека сложно разбудить, так как спит он очень крепко. Для этой фазы характерны лунатизм и разговоры во сне.

Читайте также

Депрессивное состояние - это психическое заболевание, развивающееся как реакция на продолжительный или очень сильный…

Работа мозга в быструю фазу сновидений

Существует существенное отличие между двумя видами сна. Во время быстрого сна глазные яблоки человека начинают ускоренно двигаться под закрытыми веками. Исходя из этого, быструю фазу назвали еще БДГ-сном, то есть «быстрое движение глаз».

Второе отличие заключается в том, что активность мозга во сне в быстрой фазе возрастает, сердцебиение учащается, но мышцы продолжают быть расслабленными. Эта фаза у взрослых составляет 20% ото всего сна, в это время сон очень глубокий. Для младенцев он составляет 50%, а у пожилых людей – 15%.

Под воздействием дневных событий, вопросов и проблем, мозг в этой фазе анализирует полученную информацию и распределяет ее в необходимом порядке. Анализируя окружающую среду, мозг адаптируется к возникшим условиям.

Но неоспоримым является тот факт, что именно в быстрой фазе возникают самые яркие и красочные сновидения. Они генерируются в результате неравномерного торможения различных участков коры головного мозга. Во время сновидений человек может вспомнить о том, где положил какую-то забытую вещь, или решить сложную задачу. Это объясняется тем, что во сне активируется долговечная память, которая способна напомнить даже случайные впечатления и происшествия, что были в далеком прошлом.

Какой участок мозга отвечает за сны

Часть мозга, отвечающая за сновидения – серое вещество. Оно очень интересовало многих ученых. Познать сновидения пытались еще такие ученые, как Аристотель и Гиппократ, немного позже это изучали российские ученые Павлов и Бехтерев.

В ЦНС есть специальный отдел, что несет ответственность за отдых человека и его бодрствование. Этот особый участок имеет вид паутины из большого количества нервных клеток, что оплетены нервными волокнами, которые проходят через чувствительные зоны органа.

В сером веществе находится три вида нервных клеток. Именно они отвечают за различные биологические активные элементы. Одним из таких элементов считается серотонин. Ученные доказывают, что именно благодаря этому действующему элементу возникают сновидения из-за изменений в головном мозге.

Происходящие в мозге действия такие, как остановка производства серотонина, могут привести к бессоннице, которая приобретает хроническую форму. Именно это и доказало, что область центра может отвечать не только за отдых в ночное время, но и за пробуждение.

Мнение врачей

Специалисты утверждают, что для человека ночной отдых очень важен, а сновидения позволяют насытить организм положительными эмоциями и впечатлениями. Ни для кого не секрет, что головной мозг способен исполнять разнообразные функции. Важнейшей из них считается детоксикация, за которую ответственна глимфатическая система. Во время сна ее активность повышается в десять раз. За это время выделяются белковые соединения, которые могут предупредить такие заболевания, как синдром Паркинсона или Альцгеймера. Врачи утверждают, что на этот процесс орган затрачивает очень много энергии.

Перед сном врачи рекомендуют научиться отключать мозговую активность. Для этого требуется соблюдать определенный и постоянный график, а также обязательно создание необходимой атмосферы (например, выключенный свет и полная тишина). Также рекомендуется использовать кровать только для сна, а перед сном можно читать книгу.

Наш мозг во время сна полностью не прекращает работу ни на секунду. В то время как остальной организм отдыхает, мозговая деятельность продолжает функционировать. Пока мы спим, происходит восстановление энергии, очистка нашей памяти от лишней информации, даже очищение организма от токсинов. В каждой фазе активность мозга различается, все фазы проходят за полтора часа, так что мы повторяем их по несколько раз за ночь.

Отдых в разные периоды ночи очень отличается по активности мозга и по работе всего организма. Эти периоды различаются по времени, но весь цикл проходит за полтора часа.

Причем распределение фаз сна меняется ближе к утру:

За полтора часа ночью организм полностью проходит этот цикл, начиная от засыпания и заканчивая быстрой фазой. В течение ночи у мозга на сон таких циклов может быть несколько. Медики советуют, чтобы нормально высыпаться количество часов должно быть кратно этому циклу. Пробуждение в быстрой фазе считается самым полноценным для организма. Таким сном можно восстановить силы безо всяких антидепрессантов.

Что происходит с нашим телом и мозгом ночью мало кто представляет. Нам снятся сны, это еще одно подтверждение тому, что мозг не отключается во время сна, а продолжает трудиться. За время ночного отдыха наше тело полностью перезагружается и очищается от неважной информации.

За день мы получаем огромное количество информации. Работа мозга во время сна предполагает переработку всей этой информации, ее переосмысление и распределение.

Есть несколько важных функций, которые выполняет наша нервная система, пока мы спим:

Очень часто люди пытаются работать или учить что-то по ночам. На самом деле это далеко не лучшая идея. Во сне вы запомните лучше и переработаете те знания, которые получили за ночь.

Это позволит максимально ее использовать. Постоянное недосыпание приводит к отмиранию нейронов головного мозга.

Наш мозг по сути - огромный компьютер с большим количеством информации и сложной операционной системой. А ночью в нем происходит перезагрузка информации и распределение ее по папкам. Отключаться наш мозг не может, но очищение мозга во сне - вполне реально.

Какой человек не знает о значении здорового сна. Это не просто расслабление мышц и отстранение от реальности.

С нормальным отдыхом ночью мы получаем преимущества перед теми, кто не высыпается:

Это всего лишь немногие положительные стороны здорового сна. Полноценный отдых ночью - прямая дорога к долголетию.

Лучше всего польза ночного отдыха отражается в старой пословице: «Утро вечера мудренее». Наш мозг, снабженный миллионами нейронов, продолжает работать и во время отдыха. Но именно благодаря этой работе мы с утра чувствуем себя по-другому.

Пока мы отдыхаем и просматриваем яркие красочные сны, наш главный компьютер в голове работает. Он сортирует все, что мы узнали за день, помогает ответить на дневные вопросы и способствует запоминанию нужной нам информации.

Содержимое статьи

Необходимость ежедневного сна обусловлена не только человеческим желанием и физиологией, но и наукой. Абсолютно каждый человек порядка третьей части своей жизни затрачивает на это занятие. Все, чем он занимался весь предыдущий день, какие задачи он решал, о чем думал, что планировал, с какими воспоминаниями сталкивался, мозг переваривает и расставляет «по полочкам», когда человек крепко спит. Оказывается, когда человек пребывает в бессознательном состоянии и погружается в объятия Морфея, мозг продолжает свою активную работу. Рассмотрим, каким образом осуществляется функционирование мозга во время сна, чем он на самом деле занимается и как себя ведет.

Что делает мозг ночью

Когда мы спим, наш мозг продолжает действовать. Эта деятельность, активность мозга обусловлена особенностями его строения. Перечень его задач в этот момент заключается в следующем:

1. Принятие жизненно важных решений. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что мозг в состоянии принимать оперативные решения по любым вопросам и задачам. В источнике Current Biology были опубликованы результаты исследований, при которых респондентов просили делать сортировку слов на категории посредством нажатия кнопки, при всем этом можно было засыпать. Эксперимент продолжился и во сне, поскольку мозг участников продемонстрировал способность принимать решения даже после того, как организм уснул.
2. Классификация воспоминаний. Изучая вопрос, что происходит с нашим мозгом во время сна, можно отметить, что он занимается обработкой воспоминаний и утратой связей со старыми моментами. Он сортирует человеческую память таким образом, чтобы нужные моменты не забывались. По заверению доктора М. Уокера, который работает в Калифорнийском университете, если человек после здорового сна посетит урок фортепиано и в следующую ночь проспит нужное количество времени, то материал будет усвоен и воспроизведен на 20-30% лучше, нежели при проверке знаний сразу же после того, как окончится занятие.

Учеными доказано, что мозг во время сна работает не меньше, чем во время бодрствования

3. Избавляется от шлаков и токсинов. Как только тело погружается в сон, мозг продолжает активную работу, избавляя его от вредных веществ. Этот факт подтвержден и подкреплен серией исследовательских мероприятий. А ведь повышенное количество этих элементов может повлечь за собой многие патологические состояния, поэтому польза мозга в данном направлении бесспорна.

4. Обучение физическому труду. В период фазы быстрого сна происходит передача информации о двигательных опциях из коры мозга в височную область. Это явление позволяет тщательно продумывать и безукоризненно выполнять задачи, связанные с физическим трудом. Теперь понятно, какой отдел мозга отвечает за выполнение физических упражнений и повседневных действий.

Как видно из вышеописанного, функционирование мозга во сне продолжается, и он, даже когда мы спим, выполняет большое количество задач.

Работа мозга по циклам

Весь процесс ночного сна человека состоит из нескольких циклов «медленный – быстрый процесс». Согласно общедоступной теории, мы спим, чтобы обеспечить переработку информации, полученной в течение прожитого дня или предыдущих суток. Классический сон включает в себя 4 стадии медленного и 2 стадии быстрого сна. Информация передается в реорганизованной форме только по завершении третьего цикла. Но мозг не отключается и в последующие 1-2 цикла, а продолжает работать.

В процессе погружения в мир Морфея мозговые структуры на время утрачивают между собой функциональные взаимосвязи, способствующие бодрствованию. Это явление можно отследить на электроэнцефалограммах. Каждая из этих структур замыкается в себе, а затем настраивается на нужный лад и подлежит регулированию, что нельзя осуществить во время бодрствования, когда «серое вещество» находится в активном взаимодействии с окружающей средой. У спящего голова работает немного по-другому.

Даже когда мы спим, наш мозг все равно работает

На стадии медленного сна происходит регулирование внутренних ритмов относительно каждой структуры мозга, в то время как на этапе быстрого процесса наблюдается налаживание гармонических взаимосвязей между этими элементами. В целом же сон имеет одну основную задачу – настроить биоритмы тела на оптимальный режим, который у каждого человека индивидуален. Создается этот эталон в процессе бодрствования, а в качестве базы выступает та или иная поведенческая программа, заложенная на генетическом уровне. Если модель сформирована и работает налажено – для отдыха достаточно небольшое количество сна. Если имеются сбои – человек спит дольше.

Занимателен тот факт, что потребность во сне имеет обратную пропорциональную взаимосвязь с объемом получаемой информации: чем больше ее поступает в серое вещество, тем меньше сна необходимо. Это может быть связано с тем, что в процессе получения усиленной умственной нагрузки человек спит меньше, нежели в случае, когда он большую часть своего времени проводит у телевизора.

Отдых мозга во время сна

Отдыхает ли наш мозг во время сна? Вопрос является объектом споров среди многих людей. И это небезосновательно. На самом деле, как только человек отправляется в мир сновидений, мозг перестраивается на иной режим работы. Если во время бодрствования у него не было возможности анализировать события и классифицировать мысли, то, когда человек уснул, она появилась. Поэтому на первых циклах мозг занимается этими задачами, а по завершении этой работы (как правило, ближе к утру) имеет немного времени на отдых. Но это не значит, что он полностью «отключается» наряду с телом, можно сказать, что он просто включает «эконом» режим. Поэтому со стороны мозга сон воспринимается не так, как со стороны тела.

Работа мозга и сновидения

Когда мозговые структуры функционируют, они налаживают между собой взаимные связи, будто бы переговариваясь. Этот факт целиком и полностью доказывают различные сновидения. Также в этом процессе происходит активная тренировка нервных центров: клетки, которые бездействовали при бодрствовании, начинают выполнять своего рода функциональную гимнастику, чтобы поддерживать оптимальную форму. Именно по этой причине после стресса человек спит «как убитый», ведь его клетки уже получили встряску и не нуждаются в дополнительной информации в виде снов.

От того, обработкой какой информации занимается наш мозг, зависят наши сновидения

Медленная фаза сновидений

Всего на медленную стадию приходится порядка 75-85% всего сна, и она включает в себя несколько состояний:

• дремота;
• сонные веретена;
• дельта-сон;
• глубокий сон.

По мере погружения человека в сон происходит изменение многих функций организма. На первой стадии, именуемой дремотой, а также на втором этапе пульс становится более редким, АД подлежит снижению, кровь течет более медленно. Как только спящий погружается в состояние дельта-сна, его пульс заметно учащается, а давление повышается. Медленный сон – это фаза, отвечающая за регулирование внутренних ритмов касательно каждой мозговой структуры и каждого органа.

Работа органа в быстрой фазе

Работа мозга во время сна быстрого типа является несколько иной. В основном процесс быстрого сна может быть разделен на 2 основные стадии:

• эмоциональная;
• неэмоциональная.

Они поочередно приходят на смену друг другу и действуют так несколько раз, причем первая стадия всегда является более длинной.

Чем быстрый сон отличается от медленного

Есть несколько моментов, которые отличают одну фазу сна от другой, и следует принять их во внимание.

1. Количество стадий в медленном сне – 4, а в быстром – 2.
2. В процессе медленного сна движения глаз поначалу являются плавными, а в конце стадии они и вовсе останавливаются. В быстрой фазе все наоборот – глаза двигаются непрерывно.
3. Различается и состояние вегетативной нервной системы: в первом случае человек быстрее растет, поскольку происходит более активная выработка гормона роста.
4. Сновидения также различны. Если речь идет о быстрой фазе, картины насыщены различными действиями, имеют яркую окраску. При медленном сне сюжет является более спокойным или может отсутствовать.
5. Процесс пробуждения. Если разбудить индивидуума в процессе быстрого сна, он просыпается значительно легче, а впоследствии будет иметь гораздо лучшее самочувствие, нежели человек, разбуженный в фазе медленного сна.
6. Температура мозга на подходе к медленной фазе сна постепенно снижается, а в быстрой фазе за счет прилива крови и активного метаболизма, наоборот, повышается. Иногда она может превышать нормальный показатель, наблюдаемый во время бодрствования.

Работа мозга в фазы медленного и быстрого сна — различна

Еще один немаловажный вопрос заключается в том, какая часть мозга отвечает за сон. Ведь до недавнего времени было неизвестно, в какой области мозга происходит работа, связанная со сновидениями. Ученые из Висконсинского университета в результате проведенного исследования смогли сделать сенсационное открытие. В эксперименте было предложено принять участие 46 людям, у которых производилась регистрация электрических волн. Для того, чтобы изолировать участки нейронов, отвечающих за сновидения вне зависимости от фазы сна, использовалась высокоплотная ЭЭГ. Испытуемых несколько раз будили и спрашивали о снах. А затем производилось сравнение полученных ответов с электрической активностью.

Полученные в ходе исследования данные показали, что в процессе сонного состояния снижение активности в задней части коры было непосредственно взаимосвязано с возникновением снов. И наоборот, когда в той же области наблюдалось возрастание низкочастотной активности, испытуемые говорили, что сны отсутствовали, то есть в это время ничего не снится.

Очищение мозга

Американские ученые в ходе проведения некоторых исследований выяснили, что сон нужен еще и для очищения мозга от токсических элементов. По их наблюдениям во время сна мозг потребляет столько же или даже больше энергии, нежели в период бодрствования. Во время испытаний на грызунах специалисты выяснили, что во время сна активность не снижается, а лишь переходит в иное русло. В ночное время, когда происходит очищение внутренних органов от накопившихся шлаков с помощью лимфы, мозг тоже очищается.

Доктор из Нью-Йоркского медицинского центра сообщил, что ресурс мозга предполагает определенные ограничения. Серое вещество способно делать что-то одно: или активно перерабатывать мысли, или обеспечивать вывод токсинов. Если бы этот процесс наблюдался в дневное время, ни один человек не имел бы возможности нормального принятия решений. А если бы происходило постепенное накапливание токсинов в мозге, была бы огромная вероятность возникновения заболевания Альцгеймера.

Какой вывод можно сделать

Таким образом, мы изучили, как работает человеческий мозг во время сна, сколько энергии потребляет, и в каком режиме функционирует, как только мы засыпаем. Наше «серое вещество» — объект наблюдений и споров многих ученых. Когда мы пребываем в объятиях Морфея, он начинает свою, неведомую нам работу, решая большое количество задач. Во время бодрствования он также активничает, но действует в других направлениях. Мозг человека – сложная структура, требующая детального изучения и исследования.

Основная задача, которую мозг решает во время сна – это задача поддержания работоспособности организма.

Автором висцеральной теории сна является Иван Николаевич Пигарёв, специалист в области физиологии зрения и физиологии сна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Лаборатории передачи информации в сенсорных системах Института проблем передачи информации РАН.

Предлагаем вашему вниманию запись разговора с Иваном Николаевичем.

Для чего нужен сон

-Иван Николаевич, как родилась Ваша теория?

Несколько лет назад в области исследования сна сложилась довольно странная ситуация. С одной стороны, довольно давно отпала самая очевидная и самая простая теория сна, согласно которой сон требуется для того, чтобы дать отдых мозгу. Эта теория существовала ровно до тех пор, пока не научились фиксировать активность нейронов мозга. Как только это стало возможно, сразу выяснилось, что во время сна нейроны в коре головного мозга работают еще активнее, чем в состоянии бодрствования. Т еория была отброшена.

Сразу возник вопрос: "Чем тогда эти нейроны во время сна занимаются?" Ведь во время сна у нас прерывается вход всей информации из внешнего мира. Например, сигналы из сетчатки глаза не доходят до участков коры, отвечающих за зрительное восприятие. Есть даже активный блок, который отвечает за блокирование этих сигналов. Такая же система существует на всех сенсорных входах. Это неоспоримый факт, который подтверждают данные приборов. Получается, что кора мозга во время сна должна "молчать". Но, как я уже сказал, этого не происходит. Мы наблюдаем сильную волновую активность и определенную ритмику. Причины возникновения этой активности оказались совершенно не понятны.

С другой стороны, когда хотели выявить назначение сна, то делали очень простые эксперименты – лишали животных сна. Результат у этих экспериментов всегда был одинаковый: после нескольких дней лишения сна животное погибало. Причем погибало оно не в силу "психических расстройств", а из-за несовместимых с жизнью болезней внутренних органов (обычно, язвы желудка, язвы кишечника и прочих висцеральных патологий). Конечно, до начала эксперимента никаких подобных заболеваний у животных не было. Тоже самое наблюдается у людей.

Например, с неожиданно возникающей язвой желудка часто сталкиваются студенты, отказывающиеся от нормального сна во время подготовки к экзаменам. Но вернемся к животным. В ходе экспериментов было выявлено, что единственным органом, который никогда не страдает в результате лишения сна, является сам головной мозг.

Вот такую интересную картину мы имели в начале наших исследований.

Мы предложили гипотезу, которая за последние 20 лет полностью подтвердилась. В чем она состоит?

Мы предположили, что мозг (прежде всего, кора мозга) не является узкоспециализированным процессором. Раньше считалось, что, например, зрительная кора создана специально для обработки зрительной информации, и ничем другим заниматься не может. Это ее единственная функция. Если говорить в терминах компьютерной техники, то мозг рассматривался в виде набора специализированных компьютеров, каждый из которых исполняет только одну функцию. Как я уже сказал, мы выдвинули идею о том, что нейроны коры мозга являются гораздо более универсальными и могут обрабатывать совершенно разную информацию. Примерно так же как процессор современного компьютера способен производитель различные вычисления, независящие от конкретной предметной области.

Чем же тогда занята кора мозга во время сна? Согласно висцеральной теории, в этот период мозг занят обработкой не сигналов, поступающих из внешних сенсорных каналов (зрения, обоняния, осязания, слуха), а сигналов, идущих от внутренних органов. Основная задача, которую мозг решает во время сна – это задача поддержания работоспособности организма.

Как работает мозг во время сна

- Какие именно задачи могут поступать в мозг от внутренних органов? На взгляд дилетанта, там все так хорошо устроено, что должно работать совершенно автоматически.

В конструкцию нашего тела не заложена возможность получать и осознавать ощущения, идущие непосредственно от внутренних органов. Мы не способны почувствовать непосредственно поверхность желудка, поверхность кишки или какой-то участок почки. У нас нет систем для этого. Обратите внимание, что, скажем, кожа устроена иначе. Если у вас возникает рана на коже, то вы абсолютно точно знаете, где именно случилось повреждение (даже, если не видите его).

Мы просто не способны своим сознанием судить о тех процессах, которые происходят в наших органах и, соответственно, о тех задачах, которые решает кора мозга в этом контексте.

- Но мы ведь чувствуем боль в тех или иных органах. Разве нет?

Представим, что некий человек говорит вам, что у него болит живот. Что это означает? На самом деле, он не способен определить конкретный орган, который у него страдает в данный момент. Почему? Совсем не потому, что не знаком с анатомией. Просто точность его ощущений ограничена фразой "болит живот". Он переживает само субъективное чувство боли, а не болезненные ощущения от конкретного внутреннего органа.

Сегодня даже врачи знают, что, как правило, боль мы ощущаем в одном месте, а реальная патология находится совсем в другой области.

-Итак, мозг располагает определенными "процессорными мощностями". В период бодрствования эти мощности задействованы преимущественно на обработку сигналов от внешних сенсорных каналов, а во время сна они переключаются на обработку данных от внутренних органов. Все так?

Да. Во всех наших внутренних органах и тканях тела есть так называемые интерорецепторы (хеморецепторы, терморецепторы, барорецепторы и т.д.), способные перерабатывать поступающие на них сигналы и передавать их в мозг. Например, на стенках желудочно-кишечного тракта расположено огромное количество интерорецепторов, пересылающих в мозг информацию о химическом составе веществ внутри и на поверхности кишечника, температуре, о механических движениях и о многом другом.

Сегодня мы не можем точно описать содержание этой информации. Но мы уже способны замерить ее объем. Исследования показывают, что он соизмерим с потоком данных, идущим от глаз. И это только поток данных от желудочно-кишечного тракта!

- Насколько я помню, раньше считалось, что обработкой всей этой информации занимается автономная нервная система (АНС).

Это справедливо, но только для состояния бодрствования. АНС организована (в большей своей части) сегментарно. Каждый ее фрагмент получает информацию от конкретного органа или его части. И размеры АНС не соответствуют тому огромному потоку информации, который поступает от интерорецепторов, расположенных во всех органах тела, включая, в частности, и сам мозг. Соответственно, АНС не является и не может являться координирующей системой, способной обеспечивать работоспособность организма в целом. Такую задачу могут решить совместно кора мозга и ряд подкорковых образований. Например, гиппокамп, миндалина, гипоталамус и ряд других структур.

- Чем тогда является сонливость?

Сонливость и усталость – это сигналы о том, что у нас в теле (а точнее, во внутренних органах) накопилось какое-то количество "нерешенных проблем" и для их обработки требуется подключение мощностей "центрального процессора". Иначе говоря, нам необходимо перейти в режим сна и дать возможность мозгу разобраться с накопившимися запросами.

Если этого своевременно не сделать, то могут начать возникать те самые патологии, о которых я рассказывал в самом начале нашей беседы. Помните о бедных зверюшках, погибших от болезней внутренних органов? Вот вам объяснение причины их болезней.

Любопытно, что если животное получает какое-то странное патологическое раздражение (например, легкий удар током по поверхности желудка), то оно сразу засыпает. Почему? Чтобы мозг начинал разбираться с причиной, вызвавшей непонятные сообщения, которые пошли по висцеральным нервам в мозг в ответ на нанесенное воздействие.

- Теперь понятно, почему, когда человек болеет, ему рекомендуют больше спать. Так мы даем мозгу больше времени для восстановления нарушенных функций организма?

Да. Наши эксперименты это полностью подтверждают. Если хочешь быть здоровым, надо правильно спать. Тогда есть шанс прожить хотя бы до 120-150 лет.

Об акупунктуре

- Мой Учитель говорил, что согласно даосской картине мира наши эмоции и даже многие наши действия определяются состоянием внутренних органов. Например, что усилие "хочу" идет от почек, а усилие "надо" - от печени. Ваша теория позволяет понять, каким образом подобные закономерности могут объясняться.

Да, на Востоке было получено много интересных наблюдений по поводу функционирования организма. Часть этих эмпирических находок сейчас подтверждается. Например, висцеральная теория позволяет сделать предположение о механизмах работы акупунктурных точек и рефлексотерапии. Я попробую пояснить.

Когда мы на экспериментах продемонстрировали ответы коры мозга на стимуляцию внутренних органов, возник следующий вопрос: "Каким образом весь объем висцеральной информации приходит в кору?" Анатомия проводящих путей от сенсорных каналов к тому времени была хорошо известна. Были так же исследования, касающиеся блуждающего нерва. Но мы четко понимали, что одного блуждающего нерва для передачи всего массива информации от внутренних органов не достаточно. Этот нерв слишком маленький. Мы начали искать другие объяснения.

Известно, что от различных участков кожи к позвоночнику идут нервные волокна. Дерматологами давно составлена подробная схема, показывающая соответствие различных участков поверхности тела и корешков спинного мозга. Позже выяснилось, что через эти же самые корешки к спинному мозгу приходят нервные волокна от внутренних органов. Более того, все эти волокна оканчиваются на одних и тех же нейронах спинного мозга. Они там смешиваются и далее передают информацию в головной мозг. Получается, что один и тот же нейрон может быть возбужден как сигналами, идущими от поверхности тела, так и сигналами, поступающими от внутренних органов. Только, согласно висцеральной теории, это никогда не происходит одновременно. Состояние сна выступает в качестве переключателя. Мы об этом уже говорили.

Теперь вернемся к акупунктуре. Если у человека есть патология в каких-то внутренних органах, то организм делает все для ускорения передачи информации от них в спинной и головной мозг. Он снижает пороги чувствительности соответствующих нейронов, чтобы улучшить проведение сигналов. Как еще можно побудить организм снизить эти пороги? Мы знаем, что на те же самые нейроны приходят сигналы от кожи. Значит, если начать раздражать соответствующие участки кожи, то мы получим нужную нам реакцию нейронов. Именно этим и занимается акупунктура.

Кстати, помните я рассказывал о том, что при любом странном патологическом воздействии животное засыпает? Ровно такой же эффект наблюдается у человека при введении игл во время сеанса рефлексотерапии. Человек начинает дремать или проваливается в сон. Теперь вы сами можете объяснить, с чем это связано. Мозг начинает разбираться с проблемой (для этого ему нужен режим сна) и, в первую очередь, запрашивать информацию от тех органов, которые соотносятся с "уколотыми" иглами участками кожи.

О сознании, подсознании и памяти

- Сказанное Вами вполне объясняет еще один момент, характерный для восточных практик самосовершенствования. Известно, что они очень многое делают через медитацию, т.е. через состояние достаточно близкое ко сну. Получается, что медитация может использоваться для целенаправленной настройки работы внутренних органов?

Да. Хотя я очень сомневаюсь, что можно начать активно вмешиваться в деятельность органов. Но открыть возможность для проведения сигналов от органов в головной мозг, а также предоставить мозгу дополнительное время для "наведения порядка" с помощью медитации, вероятно, вполне возможно.

Здесь надо пояснить, что я понимаю под "наведением порядка". Речь об устранении любых расхождений между генетически заданными параметрами функционирования организма и его фактическим состоянием.

- Давайте немного поговорим о сознании. Что это такое? Где находится сознание?

Из висцеральной теории следует, что сознание определенно не связано с корой головного мозга. Ведь сознание активно в бодрствовании и отключается во сне. А нейроны коры одинаково активны как в бодрствовании, так и во сне. А вот нейроны в структурах так называемых базальных ганглиев ведут себя именно таким образом. Они получают сигналы от всех участков коры и активированы в бодрствовании, а во сне проведение сигналов из коры в эти структуры блокируется и нейроны замолкают.

Кора же отвечает за работу подсознания. Точнее, за обработку того колоссального массива информации, который мы даже не осознаем.

- Но мы можем уверенно утверждать, что сознание "живет" в мозге?

Упомянутого участка мозга для обеспечения работы такой чахлой составляющей человека как сознание вполне достаточно. Подсознательная деятельность дождевого червя с информационной точки зрения гораздо сложнее того, что делает наше с вами сознание.

Но я не могу сказать того же самого про память. Память – это совсем другое…

- Поясните, пожалуйста.

Логично было бы предположить, что память должна храниться у нас в теле или хотя бы в мозге. Удивительное возникает, когда начинают исследовать мозг с этой точки зрения.

Свойства памяти обнаруживаются буквально в каждой его клетке. Но это выглядит скорее как та память, которая находится во всех наших информационных устройствах – принтерах, сканерах и т.п. C другой стороны, какого-то аналога основного накопителя информации типа жесткого диска или блоков твердотельной памяти, отвечающих за хранение основного массива жизненной и информации, до сих пор не обнаружено.

Предполагают, что память может быть рассредоточена по всей коре или даже по всему объему мозга. Есть соображения в пользу того, что память может записываться на тех же молекулах ДНК, которые несут в себе генетическую информацию. Но тут остается открытым вопрос о быстрых механизмах извлечения этой информации… Так что пока ответа на вопрос где же хранится память, нет.

Часто случалось, что подсказки физиологам давали успехи в развитии технических систем, и, в первую очередь, успехи в области информационных технологий. Если бы я занимался исследованиями памяти, то обратил бы сейчас внимание на облачные хранилища данных. Уж если люди додумались до того, что нерационально таскать с собой большие хранилища информации, а лучше организовать легкий доступ к этим хранилищам с любого места, то неужели конструктор человека не понял преимущества такой системы?

-Вы считаете, что память хранится вне человека?

Да, я сейчас вполне допускаю такое. Но где именно и как именно она хранится, я, естественно, не знаю. Видимо, нам надо ждать открытия новой материальной субстанции, которая позволяла бы хранить подобную информацию и обеспечивать организмам быструю связь с этим хранилищем. Думаю, что вскоре физики такую субстанцию или такое поле обнаружат. Сейчас в исследовании мироздания открывается много удивительных вещей.

О полифазном сне и сновидениях

-Что Вы думаете по поводу практик полифазного сна? Для читателей напомню, что полифазным (или многофазным) называется такой режим сна, при котором сон разбивается на большое количество периодов, распределенных в течение суток. Человек как бы спит "много раз по чуть-чуть".

Такая практика могла бы быть идеальной. По подобной модели работают многие зверюшки. Понаблюдайте. Они спят дробно, а не одним большим периодом.

Бороться с естественной сонливостью крайне вредно. Ведь сонливость означает, что в организме возникли сбои и требуется "наведение порядка".

- Что такое сновидения?

Я думаю, что сновидения – это форма патологии. В норме (т.е. когда вся нейрология работает правильно) их быть не должно. Даже могу предположить, что человек, который никогда не видит снов, проживет на 20-30 лет дольше.

- Что для Вас является самым удивительным в феномене сна?

Во сне все удивительно! опубликовано

беседовал Сергей Сухов