Время засыпания. Исследование фаз сна и их влияние на полноценный отдых

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.

Многие слышали о том, что сон состоит из последовательно сменяющих друг друга фаз и стадий . Некоторые знают, что в одни фазы проснуться легче, в другие – тяжелее, поэтому в идеале пробуждение стоит подстраивать на определенные этапы сна. Кто-то скажет, что сны снятся только в какую-то одну фазу (небольшой спойлер – на самом деле это не так, см. ниже). В данной статье мы предлагаем углубиться в эти и другие вопросы, связанные с различными периодами сна, и рассмотреть, какие фазы выделяются , какова их характеристика и продолжительность , сколько фаз нужно , для того чтобы выспаться, и как самостоятельно рассчитать сон по фазам . Кроме того, в последней части текста мы рассмотрим, как с точки зрения фаз и стадий оцениваются некоторые так называемые рациональные схемы сна.

Фазы сна человека: предисловие

Сны кажутся такой обыденной вещью, и тем не менее это – одна из тех областей, которая еще таит множество загадок. В частности, пока у ученых не наблюдается единства мнений даже в отношении того, видим ли мы А вот стадии и фазы сна человека можно считать вполне изученными , в том числе потому что их проще исследовать с помощью различных приборов. Основные источники цветные сны или черно-белые . данных для ученых – активность мозга в целом и его долей в частности (показывается на электроэнцефалограмме – ЭЭГ), движения глазных яблок и мышц затылка. Эти и ряд других показателей позволяют составить более или менее ясную картину циклов фаз сна.

В целом мы предлагаем не углубляться в термины и методики сомнологии (науки о сне), а рассмотреть фазы сна на более практическом уровне: понять, сколько фаз выделяется, разобрать их главные черты и то, что отличает фазы друг от друга. Эти знания помогут ответить на вопросы, в какую фазу легче проснуться, сколько должен длиться здоровый сон и т.д. Но сначала сделаем несколько ремарок :

фазы и стадии рассматриваются на примерах взрослых (с возрастом соотношение и длительность фаз меняется);
для простоты и единообразия периоды сна будут показаны на примерах тех, кто ложится спать вечером или в начале ночи, а не под утро и не работает по ночам;
мы рассматриваем только физиологический сон – медикаментозный, гипнотический и т.д. в данном материале в счет не берутся;
мы сфокусируемся на тех, кто имеет счастье спать достаточное для своего организма количество часов и не вынужден, например, бежать к первой паре после ночного написания курсовой.

Итак, каким должен быть нормальный сон у среднестатистического здорового человека в подобных условиях?

В целом специалисты делят сон на две фазы:

Медленный сон , он же ортодоксальный , или NREM-сон . Название NREM происходит от английского Not Rapid Eye Movement и отражает тот факт, что для данной фазы не характерны быстрые движения глаз.
Быстрый сон , он же парадоксальный , или REM-сон (то есть быстрые движения глаз присутствуют). Название «парадоксальный» связано с тем, что во время этой фазы сна сочетаются полное расслабление мышц и высокая активность мозга. Получается, что в этот период мозг работает почти так же, как при бодрствовании, но при этом не обрабатывает информацию, получаемую от органов чувств, и не отдает телу приказов, как реагировать на эту информацию.

Цикл «медленный + быстрый сон» длится примерно 1,5-2 часа (подробнее чуть ниже), и в ходе ночи данные фазы последовательно сменяют друг друга. В среднем 3/4 цикла приходится на медленный сон и, соответственно, около четверти – на быстрый.

При этом у медленного сна выделяется ряд стадий:

дремота – переход от бодрствования ко сну;
легкий сон ;
умеренно глубокий сон ;
глубокий сон – именно на этой стадии сон самый крепкий.

Стадии 3 и 4 носят общее название – дельта-сон , что связано с наличием на ЭЭГ специфических дельта-волн.

Схема ночного цикла по фазам и стадиям сна

С точки зрения циклов сна наша ночь проходит следующим образом:

Сначала наступает стадия 1 медленного сна, то есть мы переходим от бодрствования ко сну через дремоту.
Далее мы последовательно проходим стадии 2, 3 и 4 . Потом двигаемся в обратном порядке – от дельта-сна к легкому (4 – 3 – 2).
После стадии 2 наступает фаза быстрого сна . Из-за того что она активизируется последней в цикле – после того, как прошли все остальные этапы, – иногда ее называют 5 фазой или 5 стадией, что, строго говоря, не совсем точно, потому что быстрый сон – совсем другой по сравнению с медленным.
Затем мы снова возвращаемся в стадию 2 , и дальше опять погружаемся в дельта-сон, потом легкий, потом быстрый, потом снова легкий… И так смена фаз и стадий идет по кругу. Другой вариант – после быстрого сна наступает пробуждение.

Продолжительность фаз и стадий сна

Как мы уже говорили выше, на весь сонный цикл (медленный и быстрый сон) в среднем уходит примерно от 1,5 часов до 2 часов. При этом продолжительность фаз и стадий и их соотношение в рамках одного цикла меняется с течением ночи. Рассмотрим, как в среднем распределяются фазы и сколько длится каждая из них.

Таким образом, в первом цикле полноценный глубокий сон (стадия 4) наступает примерно через 40-50 минут после сна , а быстрый – через 1,5 часа . Исходя из средней потребности во сне, получаем, что в нормальном состоянии человеку за ночь нужно проспать 3-6 циклов – в зависимости от их продолжительности и от его потребности во сне. В свою очередь, данная потребность весьма разнится: некоторым нужно 4 часа, для некоторых норма может превышать 10 часов.

В какую фазу лучше просыпаться и как это рассчитать

Как известно, просыпаться легче всего на фазе быстрого сна , на втором месте – стадия легкого. Зная последовательность разных периодов, вы сможете подгадать оптимальное время пробуждения. С другой стороны, надо учитывать, что длительность фаз неодинакова у разных людей, кроме того, потребность в том или иной «виде» сна колеблется в зависимости от состояния. Например, если вы устали, болеете или восстанавливаетесь после болезни, медленный сон способен занять больше времени.

Конечно, чтобы облегчить себе пробуждение, можно купить различные гаджеты, которые считывают характерные особенности фаз (подробнее чуть ниже) и будят
вас именно в положенное время. Но узнать, как проснуться в фазу быстрого сна, можно и самостоятельно – в первую очередь надо поэкспериментировать . Например, примите за фазу сна 2 часа, рассчитайте, во сколько надо лечь/проснуться, чтобы выдержать целое число циклов. Например, если вам надо встать в 8 утра, кратное число фаз будет в 6 утра, 4 утра, 2 ночи, полночь и т.д. При расчете времени учитывайте и то, что еще немного времени вам потребуется на то, чтобы заснуть. Как мы говорили, на стадию 1 обычно уходит 5-15 минут. То есть, чтобы встать в 8, лечь надо в 1:45 или 23:45.

Попробуйте какое-то время придерживаться такого графика и посмотрите, получается ли у вас просыпаться в фазу быстрого сна. Если нет, «поиграйте» с границами – сделайте расчет исходя из 1 часа 50 минут или 1 часа 40 минут. Таким образом вы сможете найти именно вашу продолжительность ночного цикла и в дальнейшем отталкиваться от нее. Проводить эксперименты лучше всего, когда вы находитесь в нормальном физическом и эмоциональном состоянии и более или менее нормально высыпались накануне экспериментов.

Также намекаем, что под «лечь спать» мы имеет в виду именно лечь спать, а не «лечь в кровать со смартфоном в обнимку и еще час переписываться в мессенджерах». Заметим и то, что расчет фаз сна не придаст вам бодрости, если вы уже неделю спите только по одному циклу за ночь. Подстройка под фазы – инструмент для более легкого пробуждения, но от необходимости полноценно спать он вас не освободит.

Фазы сна и сновидения

Что происходит с нами в разные фазы сна

Одно из главных отличий фаз друг от друга – разная активность мозга , которую визуально можно проследить в волнах на ЭЭГ, однако физиология фаз сна характеризуется не только этим. Другое различие быстрого и медленного отражено в английских названиях REM и NREM – наличие и отсутствие быстрых движений глаз. В целом же определение фазы сна на глазок, без учета приборов и измерения различных показателей, достаточно проблематично. Можно только сказать, что если человек двигает глазами, конечностями и т.д., скорее всего, речь идет о быстром сне. А что можно зарегистрировать на различных приборах? Приведем несколько интересных фактов.

Черты медленного сна

Чтобы погрузиться в первую стадию медленного сна (дремоту), мозг вырабатывает специальные вещества, которые блокируют его активность, вызывают вялость, а также влияют на другие системы организма, в том числе замедляют метаболизм . В стадиях 2-4, особенно при дельта-сне, обмен веществ также замедляется.

Говорить, что во время медленного сна в принципе нет движения глаз , не совсем верно – они есть в стадиях 1 (дремота) и
2 (легкий сон), но специфически медленные; в английской терминологии они так и называются – slow rolling eye movement (SREM). В свою очередь, во время дельта-сна нет даже таких движений, зато именно в этой фазе люди ходят или говорят во сне, а также совершают иные неконтролируемые действия, если им это свойственно.

Черты быстрого сна

Одна из главных особенностей быстрого сна – самые яркие сновидения . Под словами «самые яркие» мы имеет в виду то, что практически все сны, которые мы помним после пробуждения, – именно из этой фазы. Считается, что быстрый сон, в свою очередь, отвечает за обработку полученной за день информации, внутреннюю работу над эмоциями и т.д. Но пока ученые точно не могут точно сказать, как что конкретно происходит во время быстрого сна и какие механизмы при этом задействованы.

Как мы уже отмечали, визуально быстрый сон можно узнать по движениям глазных яблок, по иногда сбивающемуся дыханию, движениям рук и т.д. Также для этой фазы характерны изменения температуры тела и ритм сердца: они могут повышаться или понижаться в рамках одного и того же этапа.

Интересно, что мозговая активность во время быстрого сна насколько высокая, что ученые в течение долгого времени не могли заметить разницу на ЭЭГ между этой фазой сна и бодрствованием. Правда, на сегодняшний день несколько важных различий все же было найдено.

Интересные особенности, связанные с фазами сна

Для любой фазы характерно искаженное представление о времени . Наверное, всем знакомы ситуации, когда на минуточку закроешь глаза – и 5 часов как не бывало. Верно и обратное: казалось, уже вся ночь минула и много снов приснилось, а на самом деле прошло всего 20 минут.

Некоторые считают, что во время сна человек полностью отключается от реальности , однако на самом деле это не так. Многие сигналы мозгом действительно должным образом не обрабатываются, особенно во время
дельта-сна, но во время быстрого и легкого главным источником информации становятся звуки. Например, нас не всегда будит шум, но человек может проснуться от того, что кто-то даже негромко позовет его по имени. Также во время быстрого сна звуки могут встраиваться в сновидение и становиться его частью. Это говорит о том, что мозг обрабатывает звуки во время сна и решает, каким уделить внимание и как именно это сделать.

У детей доля быстрого сна больше, чем у взрослых, а у пожилых людей она еще меньше. То есть чем старше мы становимся, тем короче парадоксальная фаза сна и длиннее ортодоксальная. Интересно, что быстрый сон отмечается даже у детей, находящихся в утробе матери. Ученые говорят, что на ранних этапах жизни (в том числе до рождения) быстрый сон очень важен для формирования центральной нервной системы.

Исследования показывают, что мозг может не погружаться целиком в одну и ту же фазу, что особенно характерно для дельта-сна. Хотя бОльшая часть мозга, как правило, находится на одном и тот же этапе.

Значение фаз сна для организма: небольшое предостережение

Сказать, какой сон лучше или полезнее – быстрый или медленный – невозможно. Они обе фазы нужны для полноценного отдыха и восстановления организма как на физиологическом, так и психическом уровне. В связи с этим вызывают вопросы схемы сна, в которых отсутствует полноценный цикл. Наверняка многие слышали о схемах, предполагающих, что человек спит не 1 раз в сутки 6-8 часов, а несколько раз в течение дня.
Некоторые подобные схемы выглядят вполне безобидными, однако польза других вызывает серьезные сомнения.

В частности, в интернете встречается информация о якобы очень эффективном расписании, когда спать надо 6 раз по 20 минут или 4 раза по 30 минут. Исходя из типичного цикла сна, эти временные промежутки очень короткие, и за 20-30 минут человек не успеет перейти дальше 2-3 стадии, то есть о глубоком и быстром сне речь не идет в принципе. Между тем важнейшие для нашего организма процессы происходят именно на этих этапах. Возможно, у людей, которые описаны как успешно применявшие такие схемы, циклы сна очень сжаты, но велик шанс, что действительность просто приукрашена в угоду впечатляющей истории.

Конечно, какое-то время организм среднестатистического человека профункционирует и на 20 минутах 6 раз в сутки. Ему может даже казаться, что он стал более эффективно расходовать время, однако польза этих схем для организма в данном случае вызывает вопросы. Системный недостаток сна ударяет как психическому, так и физическому состоянию и приводит различным неприятным последствиям. Не отрицая пользу и эффективность других рациональных схем сна, призываем вас консультироваться с врачом и очень настороженное относиться к вариантам, которые не включают хотя бы несколько полноценных циклов в сутки.

Полноценный сон человека помогает восстановить все функции организма. Во время отдыха возобновляются физические силы, энергетический баланс, сортируется и обрабатывается информация, полученная за день, укрепляется иммунная система, и происходят другие важные процессы. Феномен сна изучен учеными не полностью, но есть данные исследований, которые помогают нам лучше понять его и разобраться, чем он полезен для здоровья. За ночь мы пребываем в разных фазах сна, во время которых происходят определенные изменения в теле.

Сценарий сна

Сон имеет две основные фазы: медленную (ортодоксальную, глубокую) и быструю (парадоксальную, поверхностную). Фаза медленного сна является началом ночного отдыха, она занимает три четверти всего времени, которое мы проводим в объятиях Морфея. Далее идет фаза быстрого сна, во время которой повышается мозговая активность. Наш организм не дремлет, сознание и подсознание обмениваются данными, происходит фильтрация информации, что улучшает наш когнитивные способности.

Медленный сон и идущий за ним быстрый сон составляют вместе один цикл. Он длится у среднестатистического человека около 1,5-2 часов. Всего за ночь мы проходим от 4 до 6 циклов, по окончании которых должны хорошо высыпаться.

Примечательно, что сон медленный с каждым новым циклом становится все короче, а быстрый - длиннее. Чтобы восстановление функций организма прошло полноценно, прохождение всех циклов должно закончиться до 4 часов утра. После этого отдых продолжается, но ортодоксальная фаза уже не наступает.

Просыпаться нужно именно в момент быстрого сна, так как в это время все наши системы активируются.

Чередование этапов медленного сна

С медленного сна начинается наше засыпание. Он разделен на 4 этапа, во время которых в организме происходят разные процессы. При помощи электроэнцифалографических исследований ученым удалось получить электрическую картину сна и узнать, сколько длится каждый этап, как ведет себя мозг, какие электрические импульсы проходят в нем в определенное время, на что они влияют. При этом отдых человека не нарушается, специальные приборы считывают информацию с момента засыпания и до пробуждения. При помощи таких исследований были установлены этапы ортодоксального сна, которые мы рассмотрим более подробно.

Этапы медленной фазы	Сколько времени занимает от общего сна (в процентах)	Что происходит в организме
I этап - дремота	12,1	Дыхание становится менее глубоким, но достаточно громким и частым, мы находимся в полусонном состоянии, мозг активно работает, потому в это время вы даже можете найти решение вопросов, которые не смогли уладить днем.
II этап - сонные веретена	38,1	Картина электрических импульсов в мозге меняется, начинают появляться сонные веретена, мы глубже погружаемся в сон, однако несколько раз в минуту мозг пребывает в стадии высокой активности и реагирует на малейшие внешние раздражители, потому на этом этапе можно легко проснуться от посторонних звуков.
III этап - глубокий сон	14,2	Сонные веретена еще сохраняются, но реакция на внешние раздражители притупляется, организм входит в «сберегающий» режим, все его функции замедляются.
IV этап - дельта-сон	12,1	Самый глубокий этап медленной фазы - кровообращение замедляется, температура тела минимальная, мышцы полностью расслаблены, реакция на внешние раздражители отсутствует, человека довольно сложно разбудить.

Значение глубокого сна для организма

Многие ученые занимались исследованиями в области функций медленного сна. Во время экспериментов добровольцев будили, когда они спали крепче всего. Результаты показали, что испытуемые ощущали во время пробуждения боль в мышцах, плохо ориентировались в пространстве и времени, не могли ясно мыслить. В течение дня их когнитивные и физические показатели также ухудшались, даже если остальной промежуток ночного отдыха длился положенное время.

Специалисты пришли к выводу, что недостаток медленной фазы организм воспринимает как полностью бессонную ночь. Во время глубокого сна восстанавливаются органы и ткани, так как гипофиз начинает активно вырабатывать соматотропин (гормон роста).

Также возобновляют свои ресурсы участки мозга, отвечающие за запоминание информации. Чем дольше длится ортодоксальная фаза, тем выше становятся физические и умственные показатели.

Однако есть в этой фазе и не слишком приятные явления. Если человек страдает энурезом, разговаривает во сне или относятся к числу сомнамбул, то расстройства проявляются именно во время дельта-сна. Так происходит по той причине, что сознание полностью отключается, на смену ему приходит подсознание, которое мы не в силах контролировать.

Длительность медленной фазы

Каждый человек приблизительно знает, сколько ему нужно времени, чтобы выспаться. А вот высчитать, какую продолжительность должна иметь медленная фаза, довольно сложно. В целом, она занимает от 30 до 70% всего ночного отдыха и будет индивидуальной у разных людей.

При исследованиях, которые проводились в университете Суррея, было выяснено, что испытуемые от 20 до 30 лет проводят в ортодоксальной фазе больше времени, чем представители старших возрастных групп. Пожилые люди почти всегда имеют проблемы со сном, дельта-фаза у них значительно короче, чему у молодежи.

В среднем молодые люди проводят в медленном сне 118 минут за ночь. Однако было выяснено, что в экстренных условиях организм может самостоятельно продлить это время. Ортодоксальная фаза становится более продолжительной, если человек резко теряет вес, потому сидящие на диете дамы часто испытывают усталость и не могут выспаться за то же время, которого им хватало до коррекции фигуры. Также данный механизм запускается при нарушении функционирования щитовидной железы, его активирует дисбаланс гормонов.

У людей, которые занимаются тяжелым физическим трудом, должно быть больше глубокого сна, потому спортсмены отдыхают по 11-12 часов.

Компенсация глубокой фазы

Часто люди, у которых нет стабильного графика, думают так: «Сегодня поработаю допоздна, а завтра уже высплюсь вдоволь». Если вы проснетесь раньше утром, то создастся дефицит быстрого сна, его действительно можно компенсировать при помощи 20-30-минутного обеденного отдыха или в следующую ночь. Однако с медленной фазой такие фокусы не пройдут, ведь с нее начинается наш отдых.

Недостаток глубокого сна постепенно аккумулируется в организме, что негативно сказывается на трудоспособности человека. Однако есть и другие, более серьезные проблемы, с которыми вы можете столкнуться при хроническом недосыпании.

Прежде всего, сбой дает эндокринная система, гормон роста перестает вырабатываться, от чего у человека резко начинает увеличиваться живот. Также перестают нормально обновляться ткани и органы. Недосыпание - это катализатор старения. Иммунитет резко падает, обостряются хронические заболевания, появляется риск вирусных, грибковых и бактериальных инфекций.

Отсюда следует только один вывод: доспать медленную фазу в последующие ночи или «наспать» ее наперед нереально, нормальную жизнедеятельность организма можно поддерживать, только соблюдая строгий график отдыха и бодрствования.

Увеличение ортодоксальной фазы

Если вы ощущаете, что на медленную фазу отводится не столько времени, сколько нужно для нормального отдыха, его можно увеличить. Чаще всего такие проблемы появляются у людей, которые долго не могут уснуть, ведь первый цикл сна содержит самую длинную ортодоксальную фазу, а далее она становятся все менее продолжительной. Чтобы избавиться от данной проблемы, стоит следовать таким простым рекомендациям:

Наладить рациональный график сна и бодрствования.
Засыпать и просыпаться в одно и то же время, даже в выходные дни.
Заниматься спортом в дневное время, но физические нагрузки не стоит давать телу за 3 часа до ночного отдыха.
Организовать благоприятный климат в комнате для отдыха и удобное спальное место.
Не принимать перед сном алкоголь, кофеионосодержащие напитки, энергетики, не курить.
Следить за своим питанием - переедать на ночь, есть шоколад или любые другие сладости нельзя, так как эти продукты возбуждающе действуют на нервную систему.

В завершение

Медленный сон очень важен для человека, так как он отвечает за восстановление физических показателей, иммунной системы и когнитивных способностей. Также он необходим для поддержания молодости, поскольку именно в ортодоксальной фазе обновляются клетки кожи.

Необходимо засыпать в 21.00-22.00, чтобы получить свою «порцию» глубокого сна и качественно отдохнуть за ночь. Если вы будете соблюдать график, то уже через 2 недели заметите, как улучшится ваше самочувствие и внешний вид.

Для каждого человека важность полноценного ночного сна сложно переоценить. Это залог хорошей работоспособности на следующий день и здоровья организма. В течение ночи сменяется 4-5 циклов, каждый из которых включает медленную фазу и быструю. Какая из них важнее для организма сложно сказать, но большинство ученых склоняются к мнению, что глубокий сон отвечает за восстановление многих функций человеческого организма.

Что такое глубокий сон

Сразу после засыпания наступает медленная фаза, которая включает дельта-сон. Через некоторое время она сменяется быстрой, ее еще называют парадоксальной. В это время человек крепко спит, но по внешним проявлениям и не скажешь. Можно наблюдать движения, воспроизведение разных звуков.

Продолжительность этой фазы невелика, но важна для организма. Ученые считают, что в период глубокого сна происходит максимальное восстановление организма и восполнение энергетического потенциала.

В течение ночи соотношение длительности фаз меняется и ближе к рассвету фаза глубокого сна увеличивает продолжительность, а медленный сон укорачивается.

Установлено, что при некоторых физиологических состояниях и патологиях увеличивается глубокий сон, что сигнализирует о необходимости дополнительного времени на восстановление. Такое можно наблюдать после тяжелой физической работы или при наличии патологий щитовидной железы.

Влияние стадии глубокого сна на интеллектуальные способности

В ходе многочисленных исследований с участием добровольцев было установлено, что глубокое погружение в мир ночных грез оказывает влияние на физическое восстановление и на умственные способности. Перед отходом ко сну им предлагалось запомнить несколько слов, не связанных между собой. Те, кто провел больше времени в фазе дельта-сна, смогли запомнить больше слов, показатели у испытуемых, проспавших меньше, были значительно хуже.

Ученые уверены, что лишить человека глубокого сна – это все равно, что не спать всю ночь. Быстрая фаза еще может компенсироваться, а вот медленную наверстать не получится.

Сознательное укорочение фазы глубокого погружения в сновидения на протяжении нескольких ночей и результат налицо: снижение концентрации, ухудшение памяти и работоспособности.

Процессы, происходящие во время дельта-сна

Для каждого взрослого имеется своя норма глубокой фазы сна. Для одних и 5-ти часов в сутки достаточно, а некоторые и после 9 часов в кровати чувствуют себя не лучшим образом. Замечено, что с возрастом глубокая фаза укорачивается.

Не только фаза медленного сна делится на стадии, но и глубокое погружение в царство Морфея неоднородно и состоит из нескольких этапов:

На начальном этапе идет осознание и откладывание в закромах памяти тех трудностей, с которыми столкнулись днем. Головной мозг ищет ответ на возникшие задачки во время бодрствования.
Далее, следует этап под названием «сонные веретена». Мышцы максимально расслаблены, а дыхание и биение сердца замедлены. На этой стадии может обостряться слух.
Затем, на 15-20 минут наступает дельта-фаза, отличающаяся своей глубиной.
Дельта-сон максимальной силы. В это время человека разбудить довольно сложно. В мозге идут масштабные процессы по реконструкции работоспособности.

Если разбудить человека на стадии глубокого сна, то он чувствует себя не отдохнувшим, а разбитым и уставшим. Более физиологичным считается пробуждение на завершении быстрой фазы. В это время активизируется работа органов чувств и достаточно легкого шума, чтобы проснуться.

В организме в течение крепкого и глубокого сна происходят следующие процессы:

Существенно снижена скорость метаболических процессов, организм словно экономит энергию.
Активизируется парасимпатическая нервная система, что приводит к снижению сердечного ритма, артериального давления. Скорость кровотока также падает.
Мозгу требуется меньше кислорода.
Снижена активность процессов в пищеварительной системе.
Идет выработка гормона роста.
В клетках осуществляются восстановительные работы.
Надпочечники снижают активность по выработке гормонов.
Иммунная система на пике активности. Не зря же говорят, что сон – это лучшее лекарство.

Перечисленные процессы подтверждают важность для организма глубокой стадии, но быструю или парадоксальную фазу также не стоит недооценивать. Установлено в ходе экспериментов, что лишение быстрого сна на протяжении нескольких ночей чревато развитием психических расстройств.

Сенсационное открытие пептида дельта-сна

Длительные исследования в области сновидений увенчались успехом у ученых в 70-е годы. Им удалось обнаружить пептид дельта-сна. Донорами этого вещества стали подопытные кролики, в крови которых оно было и обнаружено, когда животные были погружены в глубокий сон. Если им воздействовать на головной мозг, то можно вызвать наступление глубокого сна.

После такого открытия ученые с каждым годом только находят лишние подтверждения полезных свойств пептида. Заключаются они в следующем:

Активизируются защитные механизмы в организме.
Благодаря антиоксидантным свойствам, процессы старения протекают с замедленной скоростью, например, у подопытных мышей продолжительность жизни увеличилась почти на 25%.
Обладает пептид способностью к замедлению роста онкологических новообразований и подавлению процесса образования метастаз.
Тормозится развитие зависимости от алкогольных напитков.
Благодаря противосудорожным свойствам снижается длительность припадков во время эпилепсии.
Оказывает обезболивающее воздействие.

Вот бы каждому иметь такое волшебное вещество, принял перед дверями спальни и погрузился в здоровый и омолаживающий сон.

Нормальная продолжительность глубокой фазы ночного отдыха

Невозможно с уверенностью сказать, сколько норма для взрослого глубокого сна. Организм у каждого индивидуален, например, Наполеон высыпался и восстанавливался всего за 4 часа, а вот Эйнштейну для этого требовалось 10. Для каждого показатели свои, но можно сказать одно, если человек осознанно или вынужденно сокращает необходимую потребность в отдыхе, то сразу почувствует усталость и разбитость.

Что касается закономерностей по нормам, то узнать получилось в ходе экспериментов. К участию были приглашены люди разной возрастной категории. Удалось установить, что молодым потребовалось для восстановления чуть более 7 часов, людям среднего возраста 6,5, а пенсионерам около 6. Такая же закономерность прослеживалась и в продолжительности глубокой фазы.

Результаты исследований могут означать, что потребность в дельта-фазе зависит от возраста, общего состояния здоровья, веса, режима дня, особенностей психологических процессов.

Важно, чтобы каждый человек обеспечивал для себя ту продолжительность ночного отдыха, которая требуется его организму для восстановления. В противном случае страдает эндокринная система и тянет за собой букет проблем.

Причины, нарушающие дельта-сон

Периодически страдать нарушением сна могут многие, но это не влечет за собой негативных последствий для организма. Важный проект, который надо завершить, подготовка к экзаменам требуют сокращения времени на отдых, но все проходит, и организм может компенсировать, проспав дольше обычного.

Если продолжительное время наблюдается отсутствие полноценного и нормального отдыха, то это уже повод искать причину для ее устранения. К наиболее вероятным и часто встречающимся можно отнести следующие факторы, лишающие человека дельта-фазы:

Хронические стрессы.
Психические отклонения.
Патологии внутренних органов.
Заболевания опорно-двигательного аппарата.
Болезни сердца.
Сахарный диабет.
Артериальная гипертензия.
У представителей мужского пола заболевания органов малого таза, например, простатит, провоцирующий частые мочеиспускания.
Психоэмоциональные перегрузки.

Только установив причину нарушений ночного отдыха можно понять, что предпринять для ее устранения. Если это не получается сделать самостоятельно, то придется обратиться за помощью к специалисту.

Довольно часто причиной нарушений является трудоголизм и стремление сделать как можно больше, чтобы заработать денег. Но парадокс ситуации заключается в том, что при хроническом недосыпании производительность труда падает, снижается работоспособность, память и концентрация внимания страдают. В итоге не удается все переделать, и организм страдает.

Особенно это касается людей умственного труда. Но и у всех других категорий граждан, если ночной сон длится систематически меньше, чем должен для организма, то непременно через некоторое время не избежать следующих последствий:

Начнут одолевать заболевания, потому что иммунная система перестает справляться со своими обязанностями.
Снижается концентрация внимания, к чему это приведет, если человек находится за рулем, наверное, понятно.
Как ни странно, спим меньше, а вес растет.
Внешний вид сразу выдает бессонные ночи: мешки под глазами, серый и уставший цвет кожи, морщинки.
Повышается риск развития онкологических заболеваний.
Появляются проблемы с сердцем.
Память подводит, мозг просто не успевает перерабатывать информацию за короткий промежуток времени и сортировать ее, чтобы извлечь при необходимости.

Как подкорректировать дельта-сон

Длительность этой фазы для каждого индивидуальна, но при недостатке возникают серьезные последствия для организма. Чтобы этого избежать, надо приложить все силы для увеличения процента глубокого сна в течение ночи. Начинать надо с самых простых действий:

Составить для себя индивидуальный график ночного сна и бодрствования и стараться придерживаться его. Организм привыкает отправляться спать в одно и то же время, что улучшает качество отдыха.
Свежий воздух и небольшие физические нагрузки сделают ночной отдых более крепким.
Стоит только избавиться от вредных привычек, например, курения и дельта-фаза увеличится.
Обеспечить во время ночного отдыха максимальную тишину в комнате, убрать источники света.

Специалисты в области изучения сна и его влияния на здоровье человека дают советы по увеличению продолжительности стадии дельта-сна:

Устранить из спальни отвлекающие звуки, например, тикающие часы. Если боитесь проспать, то лучше завести будильник. Но установлено, что резкие звуки являются стрессом для пробуждающегося организма: появляется мышечное напряжение, сердце начинает учащенно биться.
Зарядка за 2-4 часа до сна и приятный теплый душ ускорят засыпание.

Установлен интересный факт: если за несколько часов до сна температуру тела повысить на пару градусов, то, после засыпания она понизится, гарантируя биологический спад, который и укрепит ночной отдых.

Улучшить качество сна помогут медитации под приятную расслабляющую музыку.
Откажитесь от плотных ужинов и кофе перед сном. Но и голодным спать лучше не идти, резкое падение уровня глюкозы в крови нарушит отдых.
Для лучшего засыпания и повышения крепости сна подходят ароматические масла, например, яблочный аромат или ванильный расслабляют, успокаивают. В аромалампу можно добавить пару капель масла шалфея, мяты, валерианы.
Отход ко сну не позднее 23 часов, а начинаться новый день должен с восходом солнышка, как жили наши предки, согласно ритмам природы и со сном у них было все в порядке.
Не надо на выходных нарушать привычный режим, позволяет сместить пробуждение максимум на час, чтобы не нарушать биологические ритмы.

Если есть серьезные проблемы с качеством ночного отдыха, то решать их лучше с врачом, а вот сделать сон глубоким и крепким, чтобы на утро чувствовать отдохнувшим и полным сил достаточно следовать простым рекомендациям.

Сон - необычное состояние организма, которое иногда сравнивают со смертью. На самом деле у них мало общего. В отличие от полной гибели организма, отдых, напротив, способствует долгой жизни. Он обновляет все системы, помогает восстановить физические, моральные силы.

При этом сон не является чем-то однородным по структуре. Существуют разные фазы, каждая из которых выполняет конкретную функцию и длится вполне определенное количество времени. Все знают, что глубокий сон полезен. Но когда он наступает, как влияет на организм - об этом известно лишь немногим.

Функции сна

Бодрствуя, люди и животные тратят много энергии. Сон — один из механизмов саморегуляции организма, помогающим эту энергию восстанавливать. Главные его функции таковы:

отдых нервной системы;
восстановление физических сил;
«перезагрузка» мозга (ночью перерабатывается, систематизируется и сохраняется полученная за день информация);
очищение организма от токсических веществ (недаром больным людям врачи рекомендуют больше спать);
восстановление иммунитета;
обновление клеток;
возможность с пользой для тела переждать период темноты.

Продолжительный глубокий сон помогает улучшить память, сжечь лишний жир, побороть стрессы и болезни.

Чем функционально отличаются фазы глубокого и быстрого сна

Во время различных фаз в мозге по-разному обрабатывается информация. Быстрый и медленный сон помогают запоминать произошедшие события, планировать свое будущее, но каждый по-своему.

Фаза медленного сна «включает» ресурсы памяти. Когда человек погружается в глубокий сон (он же медленный), вся полученная за день информация начинает систематизироваться и «раскладываться по полочкам». Эта фаза улучшает запоминание, логическое мышление.

Фаза быстрого сна - настоящая «мастерская» будущего. С ее помощью мозг моделирует возможные варианты развития ожидаемых событий. Недаром говорят, что приснился «вещий» сон. Сам по себе он, конечно, не вещий. Просто в период быстрого сна у человека появились модели будущего, одну из которых он, проснувшись, реализовал. Все это происходит на подсознательном или на интуитивном уровне. Однако этими двумя фазами отдых человека не ограничивается. Он имеет более сложную структуру.

Фазы и стадии

Различают 4 главные стадии сна:

Засыпание.
Медленный сон.
Быстрый.
Пробуждение.

Каждая фаза характеризуется определенной длительностью и сопутствующими только ей физиологическими процессами.

Засыпание

1-я фаза - засыпание. Пока человек погружается в сон, у него снижается чувствительность сенсорных систем и частота сердечных сокращений, постепенно «отключается» сознание. Даже железы начинают работать менее активно. Это можно заметить по жжению глаз, сухости слизистой рта. Приближение фазы засыпания легко определить по навязчивой зевоте.

Такие ощущения часто замечают у себя полуночники, допоздна засидевшиеся за чтением или просмотром телевизора. Если все описанные признаки налицо, пора дать организму отдохнуть. Фаза засыпания - самая короткая. Обычно она длится около 10 минут. Затем начинается медленный сон, разделяющийся, в свою очередь, на несколько стадий.

Что такое медленный сон

Медленным называют отдых, при котором активность мозга остается в низкоамплитудном диапазоне. Ученые фиксируют это при помощи ЭЭГ (электроэнцефалограммы).

Все фазы сна человека по времени занимают разную продолжительность. Если на засыпание достаточно 10 минут, то для фазы медленного сна требуется от 80 минут до 1,5 часа. Длительность зависит от индивидуальных особенностей физиологии человека, а также от его режима отдыха. В отличие от быстрого сна фаза медленного делится на несколько стадий.

Стадии

Медленно-волновой (он же медленный) сон имеет самую сложную структуру. Он делится на такие 3 фазы (или цикла):

Фаза легкого сна

Она наступает сразу же после засыпания и длится около половины времени медленного. На этой стадии мышцы человека полностью расслабляются, дыхание становится спокойным, глубоким. Немного понижается температура тела, замедляется сердечный ритм. Мозг полностью переходит в режим отдыха.

ЭЭГ фиксирует в это время сонные веретена. Так ученые назвали тета-волны, складывающиеся в сигма-ритм (12-14-20 Гц). Подобная работа мозга свидетельствует о полном отключении сознания.

Глаза в это время у человека не двигаются. Он полностью расслаблен, но спит пока не очень глубоко. Во время легкого сна человека легко разбудить. Громкие звуки или физическое воздействие способны вернуть его в состояние бодрствования.

Фаза медленного сна

В это время мозговая активность выражается в производстве дельта-волн, частота которых равна 2 Гц. Это самый спокойный и медленный режим.

По длительности занимает около получаса. В этой фазе медленного сна у человека иногда возникают сновидения.

Фаза глубокого сна

В это время человек спит глубоко и крепко. В ЭЭГ преобладают колебания дельта-волн с частотой 2 Гц. Медленную и глубокую фазы часто объединяют под общим названием дельта-волновой сон. Длительность фазы глубокого сна занимает приблизительного 15% времени всего ночного отдыха.

Продолжительность и особенности фазы глубокого отдыха давно и пристально изучаются специалистами. Было обнаружено, что в это время мозг активно продуцирует сны (около 80% всех видений, которые посещают человека за ночь). Сновидения являются в виде приятных образов или кошмаров. Большинство из них человек, проснувшись, забывает.

Несмотря на то что стадия глубокого сна занимает не так много времени, она оказывает сильное влияние на организм. К примеру, у маленьких детей, страдающих энурезом, в это время может произойти У лиц, склонных к лунатизму, именно в этой стадии могут случаться приступы этой болезни.

Стадия быстрого сна

Эта фаза была открыта не так давно (в 1953 году) и до сих пор всестороннее изучается. Было установлено, что состояние быстрого отдыха следует сразу после глубокого и по длительности занимает около 10-15 минут.

Фаза быстрого сна - время, когда мозговая активность выражается в производстве волн, близких по частоте к бета-волнам. Колебания мозговой активности в этот период очень интенсивные, быстрые. Отсюда и название - «быстрый». Также этот период в научной литературе называют фазой БДГ, или REM-сна.

Человек, пребывающий в такой стадии, полностью неподвижен. Его мышечный тонус резко падает, зато мозговая активность приближена к состоянию бодрствования. Глазные яблоки двигаются под прикрытыми веками.

Связь между яркими, запоминающимися сновидениями и этой фазой наиболее четкая. Пребывая в ней, человек видит наиболее красочные образы и сюжеты. Если инициировать пробуждение во время быстрой фазы сна, в 90% случаев человек сможет пересказать свои видения.

На вопрос, сколько длится данная фаза сна, ученые не могут дать четкого ответа. Ее длительность приблизительно равна 20-25% всего времени ночного отдыха. Фаза быстрого, как и медленного сна, имеет циклическую структуру. По характеру мозговой активности циклы схожи, а вот по продолжительности различаются.

Первый цикл наступает приблизительно через 1,5 часа после засыпания. Время следующего немного увеличивается и так далее. Под утро длительность последней фазы REM-сна может достигать нескольких десятков минут. При этом человек спит неглубоко, пока, наконец, не проснется окончательно.

Ближе к утру в организме наблюдается активизация всех систем. Начинает активнее работать гормональная система. У мужчин возникает эрекция пениса, у женщин - клитора. Меняется частота дыхания и сердечных сокращений. Попеременно сменяют друг друга подъемы и падения артериального давления.

Пробуждение в разных фазах и циклах отдыха

Общее здоровье и самочувствие человека напрямую зависят от качества и продолжительности ночного отдыха, имеющего неоднородную структуру. За ночь человеческому мозгу необходимо пройти описанные этапы. Только при таком условии организм полностью восстановится.

Причем все фазы одинаково важны. Медленный, быстрый, глубокий сон - все они выполняют важные функции. Узнав, что такое глубокий сон человека, ученые установили, что он необходим для нормальной умственной деятельности и сохранения навыков, полученных на протяжении дня. Быстрый регулирует энергетические ресурсы. Его отсутствие может привести к гибели организма.

В фазе глубокого сна просыпаться тяжелее всего. К пробуждению не готовы ни тело, ни сознание. В мозге в это время происходят сложные нейрохимические процессы, которые лучше не прерывать. Зная, что такое глубокий сон человека, легко понять его значение для сохранности нервной системы.

А вот во время легкого просыпаться достаточно просто. В это время тело готово к бодрствованию, и все мозговые стабилизирующие процессы завершены. Тем не менее хроническая нехватка быстрого сна очень плохо сказывается на здоровье, поэтому врачи советуют хорошо высыпаться.

Сколько нужно спать

Оптимальная продолжительность ночного отдыха у каждого человека сугубо индивидуальна. Одним для полного восстановления достаточно 7 часов, другим и 10 мало. И все же есть нормы для каждой возрастной группы. С их помощью легко определить, достаточно ли человек спит:

Младенцы в материнской утробе и новорожденные отдыхают по 17 часов. И это нормально. За время отдыха растет и развивается их мозг и тело.
У малышей 3-11 месяцев сон постепенно сокращается до 12-15 часов.
Чуть меньше спят дошкольники (10-13 часов).
Подросткам необходим 8-10-часовой ночной отдых. Молодым людям 17-18 лет - 7-9-часовой.
Приблизительно столько же положено спать взрослым (7-9 часов).
Отдых пенсионеров обычно сокращается на 1-2 часа, и это тоже нормально.

Время засыпания и ценность сна

От того, когда человек идет спать, зависит качество отдыха. Врачи советуют ложиться спать пораньше, и это неспроста. Укладываясь в постель в 20:00, человек обеспечивает себе полноценный 7-часовой отдых и очень глубокий сон с качественным восстановлением всех функций организма.

Тому, кто отправляется в спальню после 22:00, «светит» около 4 часов полноценного сна. Совсем плохо обстоит дело у граждан, привыкших укладываться в кровать ближе к рассвету. Если уснуть в 3:00, то в столь позднее время фаза глубокого сна продлится не более 15 минут.

Ценность сна человека, всю ночь проведшего на ногах и «прикорнувшего» лишь под утро, равна одной минуте. Естественно, при таком режиме ни физические, ни интеллектуальные возможности не восстановятся. Если жить в подобном режиме долго, можно заметить у себя проблемы с памятью и концентрацией, постоянную усталость и рассеянность.

В целом каждому необходимо пройти все фазы по часам от 21:00-22:00 до рассвета. Только в этом случае человек будет здоров и полон сил. Недосыпающие граждане страдают не только от хронической усталости, но и от массы болезней. Среди них неврозы, гипертония, онкология и пр. Кроме того, существенно сокращает продолжительность жизни.

Каким должен быть глубокий сон

Люди, тысячелетиями жившие без электричества и интернета, ложились спать с закатом солнца. Сейчас это кажется странным. Однако современные граждане не учитывают того факта, что за миллионы лет эволюции человеческий мозг приспособился ориентироваться по движению дневного светила. Для него это естественно.

Меняя этот заданный природой режим, он обрекает себя на болезни и преждевременную старость. Теперь, зная, что такое глубокий сон человека и какова ценность ночного отдыха в разное время, легко понять важность каждой фазы.

Важно откорректировать свой индивидуальный режим. Раннее засыпание и продолжительный ночной сон - это путь к красоте, здоровью и долголетию. Он помогает сжечь лишний жир и восстановить растраченную энергию, улучшает память и подсказывает ответы на вопросы, которые почему-то упорно не хотят решаться днем.