Фазы и стадии сна. Чем отличается медленный сон от быстрого? Во время быстро волнового сна наблюдается

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

Физиология

Электрическая активность головного мозга

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

Химические вещества головного мозга

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

Роль ствола головного мозга

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

Движения глаз

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

Циркуляция, дыхание и терморегуляция

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

Мышцы

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

Психология

Сновидение

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

Творческие способности

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

Продолжительность

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

Действие депривации быстрого сна

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

Быстрый сон у животных

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

Гипотезы касательно функций быстрого сна

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

Память

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

Развитие стимулирования центральной нервной системы в качестве основной функции

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

Защитная иммобилизация: предшественник сновидений

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

Переключение внимания

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

Другие теории

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

Открытие и дальнейшие исследования

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

Фазы сна человека делятся на два типа – медленный и быстрый. Длительность у них неравномерная. После засыпания медленная фаза имеет большую продолжительность. Перед просыпанием быстрый сон становится длиннее.

При этом фазы чередуются, образуя волнообразные циклы. Они продолжаются чуть более чем полтора часа. Расчёт фаз по часам позволит не только легко проснуться утром и повысить качество ночного отдыха, но и способствует нормализации работы всего организма.

О фазах сна

Сон – это состояние, при котором все органы, в особенности мозг, работают в необычном режиме. При этом сознание человека отключается и начинается восстановление всех клеток организма. Благодаря крепкому полноценному ночному отдыху выводятся шлаки из организма, укрепляется память и разгружается психика.

Для того чтобы чувствовать себя хорошо в течение дня, норма сна должна быть около восьми часов в сутки. Однако это количество может варьировать в зависимости от индивидуальных особенностей человеческого организма.

Некоторым хватает шести, другим и девяти часов недостаточно, чтобы полностью отдохнуть и выспаться. Эта разница зависит от образа жизни и возраста человека. Ночной отдых неоднородный и подразделяется на две фазы – быстрого и глубокого сна.

Медленная фаза

Медленный сон также называют глубоким (ортодоксальным). Погружение в него начинается в начале ночного отдыха. Эта фаза делится на несколько стадий:

Дремота . Обычно длится от пяти до десяти минут. В этот период мозг ещё работает, поэтому можно видеть сновидение. Зачастую снятся сны, которые путаются с реальностью, и человек может даже найти ответы на нерешённые в течение дня проблемы.
Засыпание или сонные веретёна . Занимает примерно двадцать минут. На этом этапе сознание постепенно отключается, однако мозг довольно чутко реагирует на все раздражители. В такой момент любой шум способен разбудить.
Глубокий сон . Это то время, когда организм здорового человека почти перестаёт функционировать, а тело расслабляется. Однако через мозг всё ещё проходят слабые импульсы, сонные веретёна ещё сохраняются.

Затем наступает дельта-сон – это самый глубокий период. Тело расслабляется полностью и мозг не реагирует на раздражители. Частота дыхания и кровообращение снижается. Но чем ближе к утру, тем более длительность фазы дельта-сна уменьшается.

Интересно ! Во время засыпания и просыпания может возникать такое состояние, как сонный паралич. Это состояние характеризуется полным пониманием происходящего, но неспособностью пошевелиться или произнести хоть что-нибудь. Некоторые люди специально пытаются .

Быстрая фаза (БДГ-фаза)

Быстрый сон после засыпания длится примерно пять минут. Однако с каждым новым циклом продолжительность глубокого сна становится меньше, а длительность быстрого увеличивается по времени. Эта фаза к утру составляет уже примерно час. Именно в этот временной отрезок человек «лёгкий» на подъём с постели.

Быстрая фаза делится на эмоциональный период и неэмоциональный. В первый отрезок времени сны становятся ярко выраженными, динамическими.

Последовательность фаз

Последовательность фаз сна одинакова у большинства взрослых. Это утверждение правомерно для здоровых людей. Быстрый сон после засыпания проходит скоротечно. Эта фаза следует после четырёх стадий глубокого сна. Затем следует один поворот, что обозначают, как 4+1. В это время мозг работает интенсивно, мечутся по сторонам глаза, происходит «настройка» организма на просыпание. Фазы чередуются, их за ночной промежуток может быть до шести.

Однако возраст или проблемы, связанные с нарушениями ночного отдыха, могут изменить картину. Например, у маленьких детей более 50% составляет БДГ-фаза. Только лишь в возрасте 5 лет последовательность и длительность стадий становятся такими же, как и у взрослых.

В пожилом возрасте фаза быстрого сна сокращается, а дельта-сон может и вовсе исчезнуть. Так и проявляется возрастная бессонница. Некоторые люди после травм головы или не спят вообще. Зачастую они просто дремлют. Кто-то много раз за ночь просыпается, а утром думает, что совсем не спал. Причины этого проявления могут быть различными.

У людей, больных нарколепсией или апноэ, ночной отдых протекает атипично. У них сразу наступает быстрая стадия, засыпают они в любой позе и месте. Апноэ – это резкая остановка дыхания в период сна, которое через короткий временной промежуток времени восстанавливается.

При этом из-за снижения количества кислорода происходит выброс гормонов в кровь, из-за этого спящий человек просыпается. Эти приступы могут повторяться многократно, отдых становится коротким. Из-за этого человек также не высыпается, его преследует сонное состояние.

Ценность ночного отдыха по часам

Человек может высыпаться, как за один час, так и за всю ночь. Ценность отдыха зависит от времени, когда ложатся спать. Следующая таблица указывает эффективность сна:

Время	Ценность
С 19:00 до 20:00	7 часов
С 20::00 до 21:00	6 часов
С 21:00 до 22:00	5 часов
С 22:00 до 23:00	4 часа
С 23:00 до 00:00	3 часа
С 00:00 до 01:00	2 часа
С 01:00 до 02:00	1 час
С 02:00 до 03:00	30 минут
С 03:00 до 04:00	15 минут
С 04:00 до 05:00	7 минут
С 05:00 до 06:00	1 минута

Раньше люди ложились и вставали только по солнцу. При этом полноценно высыпались. В современном мире мало кто готовится ко сну раньше полуночи, вот почему появляется усталость, неврозы и гипертония. Недосыпание – частый спутник нашей жизни.

Необходимая длительность отдыха по возрастам

Для отдыха человеку требуется разное время, и оно зависит от возраста. Эти данные сведены в таблицу:

У людей пожилого возраста часто проявляются определённые недомогания. Из-за них и гиподинамии они зачастую спят только пять часов. При этом в утробе матери не родившийся ещё ребёнок пребывает в состоянии отдыха по 17 часов.

Как определить оптимальное время для пробуждения и зачем рассчитывать фазы сна

Существуют специальные приборы, которые фиксируют мозговую активность. Однако при их отсутствии можно рассчитать время фаз самостоятельно. Медленный сон занимает намного больше времени, нежели быстрый. Если знать, насколько длительны все этапы, то можно подсчитать, на какой стадии мозг будет работать утром, когда человек проснётся.

Очень важно вставать на этапе быстрого сна, когда мы спим чутко. Тогда день пройдёт радостно и бодро. Это пояснение является ответом на вопрос, в какую фазу сна должен проснуться человек.

Определить эту стадию самостоятельно, можно только методом эксперимента. Нужно приблизительно рассчитать время быстрого сна. Проснуться в это время и понять, легко ли получилось открыть глаза, встать. Если да, то в дальнейшем стараться просыпаться именно в это время. Так можно определить, сколько должен ночью отдыхать конкретный человек.

Важно! При проведении эксперимента не следует забывать о времени отхода ко сну. Оно имеет немаловажное значение.

Есть специальный калькулятор, определяющий онлайн фазы сна человека по времени. Он способен рассчитывать все этапы при помощи алгоритмов. Такой калькулятор довольно прост в использовании. Необходимо лишь указать час, когда человек ложится. Программа выполнит расчёт и покажет результат, в какое время люди проснутся хорошо отдохнувшими, то есть, сколько часов необходимо для отдыха.

Правила здорового ночного отдыха

Существует несколько действенных правил, которые обеспечат крепкий здоровый отдых ночью и позволят добиться высокой работоспособности и хорошего самочувствия. Они же являются ответом на часто задаваемый вопрос, как улучшить качество сна:

Желательно придерживаться режима, засыпать и вставать всегда в одно и то же время.
Сон всегда должен захватывать время от 00:00 до 05:00. Как раз в этот период вырабатывается больше всего мелатонина – гормона сна.
Нельзя ужинать позже, чем за три часа до ночного отдыха. Если хочется есть во время указанного интервала, то лучше выпить немного молока.
Вечерняя прогулка на свежем воздухе поможет не только быстрее уснуть, но и сделает отдых полноценным.
Перед сном можно принять ванну с травами (ромашка, мелисса или пустырник). Она позволит успокоиться и быстрее уснуть.
Необходимо проветрить помещение перед укладыванием в постель.
Рекомендуемая поза для сна – на спине или правом боку, на животе не желательно спать.

При выполнении этих рекомендаций происходит улучшение качества сна. Также каждое утро необходимо делать зарядку. Бег – лучшее средство для бодрого дня. Однако не надо заниматься зарядкой «через не могу». Это приводит к перенапряжению. Лучше тогда заняться спортом в послеобеденное или вечернее время.

Здравствуйте, уважаемые читатели блога! Не знаю как Вам, но мне всегда была интересна тема сна. Уж очень много я всяких теорий и догадок про него слышал: и про медленный сон, и про быстрый, и про всевозможные его фазы. Вот только никогда сам этого «не проверял». Слышал, да и все тут. А копнуть глубже все ума не хватало руки никак не доходили 🙂 (хотя, статью про здоровый сон я уже писал раньше – значит немного копал).

Так вот сегодня я решил исправиться и заполнить этот пробел в знаниях. Ну и, как обычно, всей интересной информацией, что я нахожу в интернете, открыто делюсь с Вами.

Классификация стадий

Итак, первое, на что я наткнулся – самая простейшая классификация, известная нам еще со школы. Согласно ей стадии сна делятся на:

быстрые ;
и медленные .

Притом каждая стадия имеет свои «подстадии». Так, быстрый сон делится на:

эмоциональный;
неэмоциональный.

А медленный на:

дремоту;
сонные веретена;
дельта сон;
глубокий дельта сон.

Углубляться в каждый из этих пунктов я не вижу смысла – интересного там мало (в основном разница в активности мозговых волн и все такое). Лучше взгляните на эту табличку различий между стадиями, которую я составил для Вас:

Ну а сейчас давайте определим, что же происходит с нами при засыпании и как все эти стадии чередуются между собой. Вот это уже немного интереснее, не так ли?

Последовательность стадий

1) После того, как мы легли в кровать и начали засыпать, активизируется первая фаза сна (или же стадия дремоты).

Длится она примерно 5-10 минут, не больше. Как правило, за этот короткий промежуток времени наш мозг не успевает «успокоиться» и по прежнему достаточно активен: он решает последние задачи, проблемы – в общем, работает по инерции 🙂

2) Затем следует вторая фаза медленного сна .

Здесь наблюдается снижение мышечной активности, замедление дыхания и сердечного ритма. Глаза при этом остаются неподвижными. На этой стадии есть целый ряд коротких моментов, в которые человека легче всего разбудить. Длится эта стадия сна порядка 20 минут.

3) Третья и четвертая фазы сна очень схожи между собой и длятся порядка 30-45 минут (разница заключается лишь в количестве дельта-колебаний – потому они и называются «дельта» и «глубокий дельта» сны).

4) После этого человек возвращается вновь во 2-ую стадию медленного сна (описана выше), и уже после нее переходит в первую часть быстрого* (очень короткую – всего лишь порядка пяти минут).

*Заметьте, что быстрый сон наступает лишь после прохождения всех 4-х (а точнее пяти: 4 вперед, и одну назад:)) — фаз медленного.

Вся эта последовательность из четырех пунктов, описанных выше, и называется циклом . Время первого такого цикла – порядка 90-100 минут.

Что же мы делаем остальные 5-6 часов?

Все просто: остальное время эти фазы повторяются при одном лишь условии: доля быстрого сна увеличивается за счет снижения доли медленного (под утро стадия быстрого сна может длиться целый час – так написано в Википедии). При полноценном здоровом отдыхе наблюдается порядка пяти таких циклов.

Ух, ну вот, вроде понятно все изложил 🙂 Теперь, когда мы знаем что и за чем идет, давайте попробуем ответить на вопрос: «когда же лучше всего просыпаться? ».

Так когда же лучше всего просыпаться?

Значит, я нашел несколько способов для определения лучшего времени подъема.

1) Вот этот ресурс. На основе известных лишь им алгоритмов калькулятор рассчитывает оптимальное время для пробуждения. Все, что нужно – это вбить время засыпания и нажать «рассчитать».

Вот, к примеру, если я усну в 23:00 (как обычно и бывает), просыпаться мне лучше всего в 6:00. Кто знает, может это и правда (т.к. проснулся я сегодня в 6:25 и пробуждение было не из самых легких – благо, выручил контрастный душ) 🙂 Завтра попробую подняться в 6:00.

2) Еще можно воспользоваться вот этой таблицей. Не знаю, кто ее автор, но все изложено очень понятно и доходчиво – огромное спасибо ему за это.

Зеленым цветом здесь выделены фазы быстрого сна, красным – медленного. И если верить этой схеме, то просыпаться лучше всего в самом конце первой фазы — притом именно быстрого сна. Это время даже помечено будильничком.

Если верить временной шкале (ось икс), то лучше всего просыпаться через семь часов после засыпания. В принципе, все совпадает: если взглянуть на скриншот выше (пункт 1), то мне, засыпая в 23:00, лучше всего вставать в 6:00 – здесь картина та же. Ну все, завтра встаю ровно в 6:00! Если не забуду – напишу Вам о своих успехах 🙂

А Вы знали?

Ну вот, стадии сна мы разобрали, лучшее время для пробуждения определили. Чем же займемся теперь? О, у меня идея! А давайте узнаем, как спят животные!

А Вы знали , что:

кошки спят по 16 часов в сутки;
жирафы, прежде чем заснуть становятся на колени и загибают голову вокруг ног;
дельфины и китообразные обладают способностью одностороннего сна (это когда одно полушарие мозга спит, а второе бодрствует). У морских жителей это объясняется необходимостью всплывать что бы набрать воздух во время сна.
птицы могут спать не только стоя, но даже и на лету! (у мигрирующих птиц выработался интересный механизм: каждые 15 минут одна особь залетает в самый центр стаи и засыпает, лишь слегка работая при этом крыльями. Парит в воздухе она в основном за счет воздушного потока стаи. После своеобразного отдыха она возвращается, уступая место другим).

Согласитесь, что в нашем случае все не так и плохо – когда есть мягкая постель, одеяло и подушка под головой 🙂

Подытожим

Ну вот, вроде все рассказал о чем хотел. Надеюсь, статья получилась не слишком запутанной, хотя фазы сна вещь довольно непростая.

На этом все. Успехов Вам, уважаемые читатели и всех благ. Следите за своим здоровьем, как физическим так и психическим, и не забывайте посещать страницы моего блога.

Я, если честно, до сих пор не понимаю намерения автора этого видео. Ну зачем, зачем будить спящую синицу, да еще и таким способом? 🙂

Сон – это одно из самых удивительных состояний, во время которого органы – и прежде всего мозг – работают в особом режиме.

С точки зрения физиологии сон – это одно из проявлений саморегуляции организма, подчинённое жизненным ритмам, глубокое отключение сознания человека от внешней среды, необходимое для восстановления деятельности нервных клеток.

Благодаря полноценному сну укрепляется память, сохраняется концентрация внимания, обновляются клетки, выводятся шлаки и жировые клетки, снижается уровень стресса, разгружается психика, вырабатывается мелатонин – гормон сна, регулятор циркадных ритмов, антиоксидант и защитник иммунитета.

Длительность сна по времени соответственно возрасту

Сон служит защитой от гипертонии, ожирения, деления раковых клеток и даже повреждений зубной эмали. Если человек не спит более 2-х суток, у него не только замедляется метаболизм, но и могут начаться галлюцинации. Отсутствие сна в течение 8-10 суток сводит человека с ума.

В разном возрасте людям требуется разное количество часов для сна:

Больше всех спят ещё не рождённые дети в утробе матери: до 17 часов в сутки.

Примерно столько же спят новорожденные дети: 14-16 часов.
Детям от 3 до 11 месяцев требуется от 12 до 15 часов сна.
В возрасте 1-2 года – 11-14 часов.
Дошкольники (3-5 лет) спят 10-13 часов.
Младшеклассники (6-13 лет) – 9-11 часов.
Подросткам необходимо 8-10 часов ночного отдыха.
Взрослым (от 18 до 65 лет) – 7-9 часов.
Пожилым людям, от 65 лет – 7-8 часов.

Стариков часто мучает бессонница из-за недомоганий и гиподинамии в течение дня, поэтому они спят 5-7 часов, что в свою очередь отражается на здоровье не лучшим образом.

Ценность сна по часам

От времени отхода ко сну зависит и ценность сна: можно выспаться за час как за ночь или не выспаться вовсе. В таблице указаны фазы сна человека по времени эффективности сна:

Время	Ценность сна
19-20 ч.	7 часов
20-21ч.	6 часов
21-22 ч	5 часов
22-23 ч.	4 часа
23-00 ч.	3 часа
00-01ч.	2 часа
01-02 ч.	1 час
02-03 ч.	30 минут
03-04 ч.	15 минут
04-05 ч.	7 минут
05-06 ч.	1 минута

Наши предки ложились спать и вставали по солнцу . Современный человек ложится не раньше часа ночи, результат – хроническая усталость, гипертония, онкология, неврозы.

При фактической ценности сна не менее 8 часов организм восстанавливал силы на будущий день.

В некоторых южных культурах существует традиция дневного сна (сиесты), и отмечается, что количество случаев инсульта и инфаркта там существенно ниже.

Особенности пробуждения в каждой фазе сна

Сон неоднороден по своей структуре, он состоит из нескольких фаз, имеющих свои психофизиологические особенности. Каждая фаза отличается специфическими проявлениями мозговой активности , направленными на восстановление разных отделов мозга и органов тела.

Когда лучше проснуться человеку по фазам сна, насколько легко пройдет пробуждение, зависит от того, в какой фазе был прерван его сон.

Во время глубокого дельта-сна пробуждение самое тяжёлое из-за незавершённых нейрохимических процессов, проходящих в этой стадии. А вот в фазе быстрого сна просыпаться достаточно легко , несмотря на то, что в этот период снятся наиболее яркие, запоминающиеся и эмоциональные сновидения.

Однако постоянная нехватка быстрого сна может пагубно отразиться на психическом здоровье. Именно эта фаза необходима для восстановления нейронных связей между сознанием и подсознанием.

Фазы сна у человека

Особенности работы мозга и смены его электромагнитных волн были изучены после изобретения электроэнцефалографа. Энцефалограмма наглядно показывает, как изменение ритмов мозга отражает поведение и состояние спящего человека.

Основные фазы сна – медленный и быстрый . Они неравномерны по длительности. На протяжении сна фазы чередуются, образуя 4-5 волнообразных циклов от 1,5 до неполных 2 часов.

Каждый цикл состоит из 4 фаз медленного сна, связанного с постепенным снижением активности человека и погружением его в сон, и одной – быстрого.

Медленный сон преобладает в начальных циклах сна и постепенно сокращается, а длительность быстрого сна в каждом цикле нарастает. От цикла к циклу изменяется порог пробуждения человека.

Длительность цикла от начала медленного сна до завершения быстрого у здоровых людей составляет около 100 минут .

1-я стадия составляет около 10% сна,
2-я – порядка 50%,
3-я 20-25% и быстрый сон – оставшиеся 15-20%.

Медленный (глубокий) сон

Трудно ответить однозначно сколько должен длиться глубокий сон, ведь его продолжительность зависит от того в каком цикле сна находится человек, так в 1-3 цикле, длительность фазы глубокого сна может составлять более часа, а с каждым следующим циклом продолжительность глубокого сна сильно сокращается.

Фаза медленного, или ортодоксального, сна делится на 4 этапа: дремота, сонные веретёна, дельта-сон, глубокий дельта-сон.

Признаки медленного сна – громкое и редкое дыхание, менее глубокое, чем во время бодрствования, общее снижение температуры, уменьшение мышечной активности, плавные движения глаз, замирающие к концу фазы.

Сновидения при этом малоэмоциональны или отсутствуют, на энцефалограмме всё большее место занимают длинные и медленные волны.

Ранее считалось, что в это время мозг отдыхает, однако изучение его деятельности во время сна опровергло эту теорию.

Стадии медленного сна

В формировании медленного сна ведущую роль играют такие участки мозга, как гипоталамус, ядра шва, неспецифические ядра таламуса и тормозной центр Моруцци.

Основная характеристика медленного сна (он же глубокий сон) – это анаболизм : создание новых клеток и клеточных структур, восстановление тканей; он происходит в покое, под действием анаболических гормонов (стероиды, гормон роста, инсулин), протеинов и аминокислот. Анаболизм ведёт к накоплению энергии в организме в противовес катаболизму, который её расходует.

Анаболические процессы медленного сна начинаются на 2-й стадии, когда организм полностью расслабляется и становятся возможными восстановительные процессы.

Замечено, кстати, что активная физическая работа днём продлевает фазу глубокого сна.

Наступление засыпания регулируется циркадными ритмами, а они, в свою очередь, зависят от естественной освещённости. Приближение тёмного времени суток служит биологическим сигналом к снижению дневной активности, начинается время отдыха.

Собственно засыпанию предшествует сонливость: уменьшение двигательной активности и уровня сознания, сухость слизистых, слипание век, зевота, рассеянность внимания, снижение восприимчивости органов чувств, замедление сердечных сокращений, непреодолимое желание прилечь, секундные провалы в сон. Так проявляет себя активная выработка мелатонина в шишковидной железе.

На этом этапе ритмы мозга изменяются всё же несущественно и вернуться в бодрствование можно за считанные секунды. Последующие стадии глубокого сна демонстрируют всё большее отключение сознания.

Дремота, или Non-REM (REM – с английского rapid eye movement) – 1-й этап засыпания с полусонными грёзами и видениями, подобными сну. Начинаются медленные движения глаз, снижается температура тела, замедляется сердечный ритм, на энцефалограмме мозга альфа-ритмы, сопровождающие бодрствование, сменяются тэта-ритмами (4-7 Гц), которые указывают на расслабление психики. В таком состоянии к человеку часто приходит решение проблемы, которое он не мог найти днём. Из дремоты человека можно вывести довольно легко.
Сонные веретёна – средней глубины, когда сознание начинает отключаться, но сохраняется реакция на обращение по имени или плач своего ребёнка. У спящего снижаются температура тела и частота пульса, уменьшается мышечная активность, на фоне тэта-ритмов энцефалограмма отражает появление сигма-ритмов (это изменённые альфа-ритмы частотой 12-18 Гц). Графически они напоминают веретёна, с каждой фазой появляются реже и становятся шире по амплитуде, затихают.
Дельта – без сновидений, при котором на энцефалограмме мозга видны глубокие и медленные дельта-волны частотой 1-3 Гц и постепенно уменьшающееся количество веретён. Пульс немного учащается, возрастает частота дыхания при его небольшой глубине, снижается кровяное давление, движения глаз ещё более замедляются. Отмечается приток крови к мышцам и активная выработка гормона роста, что говорит о восстановлении энергозатрат.
Глубокий дельта-сон – полное погружение человека в сон. Фаза характеризуется полным отключением сознания и замедлением ритма колебаний дельта-волн на энцефалограмме (менее 1 Гц). Отсутствует даже чувствительность к запахам. Дыхание спящего редкое, неритмичное и неглубокое, движения глазных яблок почти отсутствуют. Это фаза, во время которой человека очень сложно разбудить. При этом он просыпается разбитым, плохо ориентируется в обстановке и не помнит сновидений. Крайне редко в этой фазе человек видит кошмары, но они не оставляют эмоционального следа. Две последние фазы часто объединяют в одну, и вместе они занимают 30-40 минут. Полноценность этой стадии сна влияет на способность к запоминанию информации.

Стадии быстрого сна

Из 4-й стадии сна спящий ненадолго возвращается во 2-ю, а затем наступает состояние быстрого сна (REM-сон, или БДГ-фаза). В каждом последующем цикле длительность быстрого сна увеличивается от 15 минут до часа, при этом сон становится всё менее глубоким и человек приближается к порогу пробуждения.

Эту фазу ещё называют парадоксальной, и вот почему. Энцефалограмма снова регистрирует быстрые альфа-волны с низкой амплитудой, как во время бодрствования, но при этом нейроны спинного мозга полностью отключаются, чтобы предотвратить любые движения: тело человека становится максимально расслабленным, мышечный тонус падает до нуля, особенно это заметно в области рта и шеи.

Двигательная активность проявляется только в появлении быстрых движений глаз (БДГ), в период быстрого сна у человека отчетливо заметно движение зрачков под веками, кроме этого, растёт температура тела, усиливается деятельность сердечно-сосудистой системы и коры надпочечников. Температура мозга также поднимается и может даже немного превышать свой уровень при бодрствовании. Дыхание становится то быстрым, то медленным, в зависимости от сюжета сна, который видит спящий.

Сновидения обычно яркие, со смыслом и элементами фантастики. Если человека разбудить в этой фазе сна, он сможет вспомнить и рассказать в подробностях то, что ему снилось.

У слепых от рождения людей не бывает БДГ-фазы, а их сны состоят не из зрительных, а из слуховых и осязательных ощущений.

В этой фазе осуществляется корректировка полученной за день информации между сознанием и подсознанием, идёт процесс распределения энергии, накопленной в медленной, анаболической фазе.

Опыты на мышах подтверждают, что стадия быстрого сна намного важнее, чем медленная . Именно поэтому неблагоприятно пробуждение в этой фазе искусственным путём.

Последовательность стадий сна

Последовательность стадий сна одинакова у взрослых здоровых людей. Однако возраст и всевозможные нарушения сна могут принципиально изменить картину.

Сон у новорождённых, например, более чем на 50% состоит из фазы БДГ , только к 5 годам длительность и последовательность стадий становится такой же, как у взрослых, и сохраняется в таком виде до старости.

В пожилые годы продолжительность быстрой фазы снижается до 17-18%, а фазы дельта-сна могут сойти на нет: так проявляет себя возрастная бессонница.

Есть люди, которые в результате травмы головы или спинного мозга не могут спать полноценно (их сон похож на лёгкое и краткое забытьё или полудрёму без сновидений) или обходятся без сна вообще.

У некоторых имеют место многочисленные и длительные пробуждения, из-за которых человек находится в полной уверенности, что он за ночь не сомкнул глаз. При этом просыпаться каждый из них может не только во время фазы быстрого сна.

Нарколепсия и апния – заболевания, демонстрирующие атипичное протекание стадий сна.

В случае нарколепсии у больного неожиданно наступает фаза БДГ, и он может заснуть в любом месте и в любое время, что может оказаться фатальным и для него, и для окружающих.

Апния характеризуется внезапной остановкой дыхания во сне. В числе причин – задержка дыхательного импульса, поступающего от мозга к диафрагме, или чересчур сильное расслабление мышц гортани. Понижение уровня кислорода в крови провоцирует резкий выброс гормонов в кровь, и это заставляет спящего проснуться.

Таких приступов может быть до 100 за ночь, и они человеком не всегда осознаются, но в целом больной из-за отсутствия или недостаточности некоторых фаз сна не получает полноценного отдыха.

При апнии очень опасно употреблять снотворное, оно может спровоцировать смерть от остановки дыхания во сне.

Также на длительность и последовательность стадий сна может оказывать влияние эмоциональная предрасположенность. Люди с «тонкой кожей» и те, кто временно испытывают жизненные сложности, имеют удлинённую фазу БДГ. А при маниакальных состояниях стадия БДГ сокращается до 15-20 минут за всю ночь.

Правила здорового сна

Полноценный сон – это здоровье, это крепкие нервы, хороший иммунитет и оптимистичный взгляд на жизнь. Не стоит считать, будто во сне время проходит бесполезно. Недостаток сна может не только пагубно сказаться на здоровье, но и стать причиной трагедии .

Есть несколько правил здорового сна, которые обеспечивают крепкий сон ночью и, как следствие, – отличное самочувствие и высокую работоспособность днём:

Придерживаться графика отхода ко сну и подъёма . Ложиться спать лучше всего не позднее 23 часов, а весь сон должен занимать не менее 8, в идеале 9 часов.
Сон обязательно должен захватывать период от полуночи до пяти утра, в эти часы вырабатывается максимальное количество мелатонина – гормона долголетия.
За 2 часа до сна не стоит принимать пищу , в крайнем случае, выпить стакан тёплого молока. Алкоголя и кофеина вечером лучше избегать.
Вечерняя прогулка поможет уснуть быстрее.
При сложностях с засыпанием желательно принять перед сном тёплую ванну с настоем успокаивающих трав (пустырник, душица, ромашка, мелисса) и морской солью.
Перед сном обязательно проветрить помещение . Спать можно с приоткрытой форточкой и при закрытой двери, либо открыть окно в соседней комнате (или на кухне) и двери. Чтобы не простудиться, лучше спать в носках. Температура в спальне не должна опускаться ниже +18 С.
Спать полезнее на ровной и твёрдой поверхности, а вместо подушки использовать валик.
Поза на животе – самая неудачная для сна , поза на спине максимально полезна.
После пробуждения желательна небольшая физическая нагрузка: зарядка или пробежка, а при возможности – плавание.

Каждую ночь все мы проходим фазы сна: быстрый и медленный сон. Физиологически сон является комплексом различных процессов, во время которых мы можем переживать несколько циклов этих двух фаз.

Долгое время считалось, что нет никакой возможности каким-либо способом изучать сны человека и их влияние на его физиологию и психику. Первоначально они изучались исходя из сугубо физического описания процессов - можно было определять пульс спящего, его артериальное давление и температуру его тела. Но об оценке влияния сна на умственную и физическую деятельность речь даже не велась.

С появлением в ХХ веке энцефалографии возможности в познании процессов, происходящих во время сна, значительно расширились.

Каждодневный ночной отдых является для человека необходимым; в какой-то степени можно сказать, что сон для человека важнее питания. Человек, лишенный сна всего лишь на два-три дня, становится раздражительным, у него пропадает эмоциональная устойчивость, начинаются провалы в памяти. На фоне усталости и умственной заторможенности вследствие недосыпания человек впадает в депрессивное состояние. Считается, что максимальное время, которое человек может прожить без сна, составляет 11 суток, после этого наступают необратимые изменения в головном мозге, приводящие к смерти.

Основное предназначение сна для организма - отдых всех его систем. С этой целью организм «отключает» все органы чувств и практически полностью обездвиживается.

Современная наука представляет сон как специальный период, имеющий особенности поведения моторной сферы и автономной нервной системы. Особенностью сна является поочередная смена двух состояний, обладающих практически противоположными проявлениями. Их называют медленным и быстрым сном.

Удивительным является то, что только вместе обе фазы - быстрый и медленный сон способны восстановить как физические, так и умственные силы организма. Прервав ночной на этапе, когда будет реализован только один из циклов, полноценного отдыха организм не получит. Сочетание же быстрого и медленного сна обновляет работоспособность мозга и производит полноценную обработку информации, полученной в течение прошедшего дня. Именно полное завершение циклов сна способствует переводу информации из краткосрочной памяти в длительную.

Фактически полноценный сон и является завершающим этапом в решении проблем прошедшего дня и своеобразным «подведением» его итогов.

Также полноценный и правильный отдых во время сна производит оздоровление всего организма.

Только во время ночного отдыха происходят следующие физиологические процессы:

производится восстановление жидкостного баланса и очищение организма путем выведения лишней влаги;
производится синтез белка коллагена, играющего большую роль в укреплении суставов, кровеносных сосудов и кожи;
осуществляется усвоение организмом кальция, необходимого для костной и зубной ткани.

Эти процессы достаточно длительны, поэтому для нормального самочувствия необходимо спать около восьми часов.

Длительность медленного сна равняется почти трём четвертям от всего времени ночного отдыха, его особенности заключаются в следующем:

Медленная фаза характеризуется общим замедлением метаболизма, значительным снижением реакции мозга на внешние факторы, расслаблением всего тела и общей заторможенностью. Пробуждение - это время очень тяжелое и оставляет неприятные ощущения на довольно длительное время.

В медленной фазе осуществляется регенерация мышечной ткани. Также именно во время этой фазы осуществляется «перезагрузка» иммунной системы. Таким образом, нормальное и полноценное её завершение является гарантией улучшения самочувствия.

Медленный сон производит реабилитацию и оздоровление организма: происходит обновление клеток и улучшение функционирования всех систем организма. Быстрый сон отличается тем, что он не обладает такими способностями.

Фактически медленный сон разделяют на четыре составляющих, каждая из которых обладает разнообразными характеристиками. Рассмотрим составляющие медленного сна.

Человек, погружающийся в состояние дремоты, несмотря на снижение физиологических процессов, продолжает работать мозгом и у него происходит обдумывание и совершенствование некоторых наиболее важных идей, которыми он занимался в течение дня. Мозг при этом получает достаточное количество кислорода и работает с некоторым превышением своих возможностей: происходит поиск различных вариантов решения тех или иных ситуаций, выбираются оптимальные варианты. Часто именно в фазе дремоты появляются сновидения, имеющие положительные и приятные результаты. Окончательные решения некоторых известных проблем приходили человечеству именно во время этой фазы. Менделеев, Декарт, Бор и многие другие учёные признавались, что финальная обработка их теорий происходила именно во время дремоты.

Сонные веретена

Эту стадию ещё называют сигма-ритмом по характерным наблюдаемым на энцефалограмме импульсам. Её отличительной особенностью является практически полная блокировка сознания, похожая на ту, которая наблюдается при наркозе. Длительность этой стадии составляет половину всей медленной фазы. Мозг как бы очень долго готовится к погружению в глубокий сон.

Примечательным является тот факт, что при этом активизируются специальные клетки, отдельно блокирующие канал передачи в мозг звука

Дельта-сон

Своеобразная «прелюдия» к глубокому, происходит она относительно быстро. Во время дельта-сна амплитуда импульсов в мозге значительно уменьшается, сами импульсы становятся короче - активность мозга приближается к своему минимуму.

С этой стадии, которая начинается примерно через полтора часа после начала дремоты, мы уже окончательно спим. Активность мозга минимальна, практически отсутствует реакция на любые раздражители. Человека, находящегося в этой стадии, практически невозможно разбудить: даже громкие звуки, тормошения и довольно сильные болевые ощущения не в состоянии её прервать.

Сновидения на этой стадии присутствуют, однако вспомнить их практически невозможно - в памяти остаются лишь обрывки образов. Если же удаётся разбудить человека во время этой стадии, подъём будет крайне тяжелым и окончательное восстановление организма до следующего периода сна может и не наступить.

Другое название этой фазы - парадоксальная или быстроволновая. В ней наблюдается значительная активизация жизненных процессов, в первую очередь происходящих в головном мозге. Переход от медленного сна к быстрому происходит скоротечно, во всём организме происходят серьёзные перемены.

К особенностям фазы быстрого сна можно отнести:

Повышение частоты дыхания и сердцебиения.
Частые аритмии в работе сердца.
Уменьшение мышечного тонуса.
Существенное снижение активности мышц шеи и диафрагмы.
Повышение двигательной активности глазных яблок при закрытых веках.
Отчетливые воспоминания о видимых во время быстрого сна сновидениях, вплоть до мельчайших деталей, что совершенно не характерно для фазы медленного сна.

С каждым последующим циклом происходит чередование фаз медленного и быстрого сна, это значит, что последний имеет всё большую и большую продолжительность, однако, его глубина уменьшается. Происходит это для того, чтобы было легче выходить из циклов сна в момент пробуждения. Предубеждение, что утром спать лучше, чем ночью является ошибочным. К третьей или четвёртой смене циклов чередования фаз сна разбудить человека гораздо проще.

Стадия быстрого сна по-своему уникальна. Именно в ней происходит обмен данными между сознанием и подсознанием, и то, что обдумывалось во время дремоты вновь поступает в сознание, но уже дополненное различными вариантами, которые могут произойти.

Быстрый сон принято разделять на две стадии: эмоциональную и неэмоциональную. Во время фазы быстрого сна они могут несколько раз чередоваться, причём первая фаза всегда будет немного длиннее.

В период быстрого сна наблюдается существенное изменение гормонального фона. По мнению исследователей, именно быстрый сон способствует ежедневной перенастройке эндокринной системы.

Таким образом, быстрый сон как бы подводит итог всей умственной деятельности мозга за весь день. Отдых в этой стадии необходим человеку, чтобы он смог приспособиться к возможным вариантам развития вчерашних событий.

Именно поэтому прерывание этой фазы иногда приводит к более нежелательным последствиям, чем прерывание медленного сна. В этом случае мы сталкиваемся с проблемой не физической, а психической усталости, приводящей к возможным нарушениям психики. В научной среде бытует мнение, что, если человека слишком часто лишать быстрого сна, это настолько подорвёт его психику, что может привести к летальному исходу.

Для организма быстрая фаза является в какой-то степени небольшой стрессовой ситуацией. Происходящие в нем изменения достаточно радикальны и могут приводить к некоторым нежелательным последствиям. Например, большинство инфарктов, инсультов и приступов происходят именно в фазу быстрого сна. Связано это, в первую очередь, с тем, что расслабленная сердечнососудистая система подвергается резкой и внезапной нагрузке.

Какая из фаз сна - медленная или быстрая лучше или важнее, сказать однозначно нельзя, поскольку каждая из них выполняет свои функции. Если попытаться представить весь сон в виде кривой линии, то она будет выглядеть, как несколько «погружений» в глубокий и медленный сон, сменяющийся «всплытиями» в поверхностный, быстрый. Время между такими подъёмами и спусками будет примерно равно полутора-двум часам.

По мнению физиологов, этот полуторачасовой временной промежуток и является главным биоритмом человеческого организма, он проявляется не только во время отдыха, но и во время бодрствования.

У взрослого человека стадии ночного отдыха распределяются примерно по следующим соотношениям:

дремота - 12%;
сонные веретена - 38%;
дельта-сон - 14%;
глубокий дельта-сон -12%;
быстрый сон - 24%.

Первые четыре относятся к фазе медленного сна, последняя - быстрого. Кроме того, фазы сна сильно отличаются и сменяют друг друга не сразу, а с течением промежуточного состояния, подобного дремоте. Она длится около 5 минут.

За всё время сна происходит 5-6 циклов полной смены всех стадий. Длительность стадий от цикла к циклу может немного отличаться. В конце последних циклов промежуточное состояние является наиболее чувствительным и приводит к нормальному пробуждению.

Пробуждение является индивидуальным процессом и длится от нескольких десятков секунд до трёх минут. В это время происходит окончательное восстановление нормальных функций органов и появление ясности сознания.

Основные различия фаз медленного и быстрого сна

Медленный и быстрый сон выполняют разные функции. Во время каждой фазы человеческий организм ведёт себя по-разному. Зачастую, поведение спящего является сугубо индивидуальным, однако, есть характерные для всех людей особенности, которые представлены в таблице.

Характеристика		Быстрая фаза
Состояние вегетативной нервной системы	Активная работа гипофиза. Ускоренный синтез большинства гормонов	Угнетение рефлексии спинного мозга. Появление быстрых ритмов головного мозга. Увеличение частоты сердечных сокращений. Появление «вегетативной бури»
Температура мозга	Понижение на 0.2-0.3°С	Повышение на 0.2-0.4°С из-за притока крови и ускорения метаболизма
Особенности дыхания	Громкое и глубокое, наблюдается отсутствие ритмичности	Неравномерное, часто учащенное дыхание с задержками из-за переживаемых сновидений
Движения глазных яблок	В начале фазы - медленное, в конце - почти отсутствует	Отмечается постоянное быстрое движение
Сновидения	Сновидения бывают редко, если они есть, то носят спокойный характер. Вспомнить их трудно	Яркие и насыщенные картины, сны, как правило, содержат в себе много активных действий. Хорошо запоминаются
Пробуждение	Сопряжено с подавленным состоянием, чувством усталости. Тяжелое просыпание, обусловленное незавершенностью химических процессов во время медленной фазы	Пробуждение в начале фазы вызывает психическую усталость. В конце - лёгкое и быстрое, организм просыпается отдохнувшим. Состояние в этом случае бодрое, настроение хорошее

Несмотря на довольно большое различие в характере фаз медленного и быстрого сна, обе имеют глубокую физиологическую, функциональную и биохимическую взаимосвязь и являются результатом совместной работы симпатической и парасимпатической нервных систем.

Медленный сон регулирует внутренние ритмы мозговых областей и структур, быстрый способствует их синхронизации и гармоничному функционированию.

Сон, как и всё прекрасное, рано или поздно заканчивается. Физическое и психоэмоциональное состояние человека зависит от того, на какой стадии сна произошло пробуждение.

Наиболее неприятным будет пробуждение в медленной фазе, когда она вошла в глубокую стадию. Лучшим временем пробуждения будет промежуток между окончанием быстрого сна и концом первой стадии следующего цикла. Вставать во время активной быстрой фазы не рекомендуется.

Если человек хорошо выспался, то он полон энергии, весел и пребывает в приподнятом настроении. Часто это происходит в момент окончания сновидения.

В этот период его органы чувств активизируются, и человек хорошо реагирует на внешние раздражительные факторы, способствующие пробуждению:

Свет из окна.
Звуки с улицы или музыку.
Изменения температуры окружающей среды.

Если при этом сразу же проснуться, то самочувствие будет превосходным. Но, стоит пропустить это время и подремать ещё немножко, то организм может «затянуть» в очередной медленный цикл.

Зачастую мы просыпаемся незадолго до будильника. В этом нет ничего удивительного: организм сам подстраивает свои «внутренние часы» под режим дня и циклы идут в такой последовательности, чтобы быстрая фаза закончилась во время, близкое к моменту срабатывания искусственных часов.

Если в этот момент сказать себе, что такое пробуждение произошло раньше срока, то можно снова уснуть и проснуться в глубокой стадии, испортив себе весь следующий день.

Поэтому, наилучшим пробуждением является то, которое произошло самостоятельно, без каких-либо внешних факторов. И неважно, который час. Если организм символизирует нам, что он выспался, нельзя быть глухим к такому сообщению.

Впрочем, в последнее время в продаже стали появляться «умные будильники», которые подключены с помощью беспроводных датчиков к телу человека. Они считывают показания параметров организма и по ним сами определяют время пробуждения - во время окончания быстрого сна или при переходе из него в промежуточное состояние.

В любом случае, даже если пробуждение произошло легко, не спешите вскакивать с кровати. Организму необходимо дать несколько минут на адаптацию всех своих систем к новому дню. Главное в этом процессе - снова не заснуть, обдумайте какую-нибудь идею, настройтесь на новый день и вперёд!